普通高级中学必修选修科目「数学」课程纲要(草案)

1、2006年12月06日普通高級中學必修選修科目數學課程綱要(草案)目標理念1. 每冊有一主題，讓學生能掌握主要脈絡，建構清晰的數學概念。2. 學習化繁為簡、以簡御繁的數學思考方法及解題策略。3. 注意歸納思維的訓練，讓學生發現規律性，發展數學建模基本能力。4. 以重要的圖形與實例充實抽象思維的內涵。5. 強調數學的應用，凸顯數學的普遍性與本質性。原則1. 要能把握其他學科所需要的核心題材。2. 要能銜接大學基礎課程。教材綱要1. 普通高級中學必修科目數學課程十六學分。2. 普通高級中學選修科目數學課程三至八學分。數學I：函數（4學分）主題子題內容一、數與式1.數與數線1.1 整數系、輾轉相除法

2、1.2 數線上的有理點及其十進位的表示法1.3 實數系：實數的十進位表示法、四則運算、絕對值、大小關係2.數線上的幾何2.1 數線上的兩點距離與分點公式2.2 含絕對值之一次方程式與不等式3.文字符號的運算3.1 乘法公式與因式分解3.2 分式與根式的運算與化簡二、多項函數1.簡單多項函數及其圖形1.1 一次函數、二次函數、配方法、極值、圖形1.2 單項函數：奇偶性、單調性、凹凸性、圖形平移2.多項式的運算與應用2.1 乘法、除法(含綜合除法)、除法原理(含餘式定理、因式定理)及其應用(含多項函數的求值)2.2 插值多項函數3.多項方程式3.1 二次方程式的根(含複數根與複數的四則運算)3.2

3、 有理根判定法、勘根定理、二分逼近法、n次方根3.3 實係數多項式的代數基本定理、虛根成對定理4.多項函數的圖形與多項不等式4.1 辨識已分解的多項函數圖形及處理其不等式問題三、指數、對數函數1.指數定律與指數建模1.1 指數為整數、分數與實數的指數定律1.2指數成長的問題2.指數、對數函數及其圖形2.1 介紹的函數圖形、性質及其特徵(含單調性)2.2 介紹函數圖形、性質及特徵(含定義域、對數定律、單調性、凹凸性、算幾不等式)2.3一般底的指數、對數函數與換底公式3.對數定律的應用3.1 對數表、內插法與使用計算器3.2 科學記號、首尾數，處理乘除與次方問題3.3 指數方程式與指數不等式的應用

4、問題附錄認識定理的敍述與證明介紹命題、充分條件、必要條件、反證法數學II：有限數學（4學分）主題子題內容一、數列與級數1.數列1.1 發現數列的規律性1.2 數學歸納法2.級數2.1 介紹符號及其基本操作二、排列、組合1.集合與計數原理1.1 集合的定義、集合的表示法與操作1.2 基本計數原理(含窮舉法、樹狀圖、一一對應原理)1.3 加法原理、乘法原理、取捨原理2.排列與組合2.1 直線排列、重複排列2.2 組合、重複組合3.二項式定理3.1 以組合概念導出二項式定理3.2 巴斯卡三角三、機率1.樣本空間與事件1.1 樣本空間與事件2.機率的定義與性質2.1 古典機率的定義3.條件機率與貝氏定

5、理3.1 獨立事件、條件機率、貝氏定理4.隨機變數4.1 期望值、變異數、標準差5.二項分布5.1 重複試驗、二項分布、二項分布之性質四、統計1.數據分析1.1 一維數據：平均數與標準差、數據的標準化1.2 二維數據：散佈圖、相關係數2.抽樣與統計推論2.1 抽樣方法：簡單隨機抽樣2.2亂數表2.3常態分布、信賴區間與信心水準的解讀附錄最小平方法數學III：平面坐標與向量（4學分）主題子題內容一、三角1.直角坐標與極坐標1.1 直角坐標、距離公式1.2 三角形的邊角關係(正弦、餘弦、正切)、平方關係1.3 廣義角的正弦、餘弦、正切及補角關係1.4 直角坐標與極坐標的變換2.正弦、餘弦定理2.1

6、 面積與正弦定理、長度與餘弦定理、海龍公式3.差角公式3.1 含和角、倍角、半角公式4.三角測量4.1 查表或使用計算器4.2 平面與立體測量二、直線1.直線方程式及其圖形1.1 斜率、點斜式1.2 兩線關係(垂直、平行、相交)、聯立方程式2.線性規劃2.1 二元一次不等式2.2 線性規劃(目標函數為一次式)三、平面向量1.平面向量的表示法1.1 幾何表示、坐標表示，加減法、係數乘法1.2 線性組合、平面上的直線參數式2.平面向量的內積2.1 內積與餘弦的關聯、正射影與高、柯西不等式2.2直線的法線式、點到直線的距離、兩向量垂直的判定3.面積與二階行列式3.1 面積公式與二階行列式的定義與性質

7、、兩向量平行的判定3.2 兩直線幾何關係的代數判定、二階克拉瑪公式數學IV：線性代數（4學分）主題子題內容一、空間向量1.空間概念1.1 空間中兩直線、兩平面、及直線與平面的位置關係2.空間向量的坐標表示法2.1空間坐標系：點坐標、距離公式2.2 空間向量的加減法、係數乘法，線性組合、直線與平面的參數式3.空間向量的內積3.1 內積與餘弦的關聯、正射影與高、柯西不等式、兩向量垂直的判定4. 外積、體積與行列式4.1外積與正弦的關聯、兩向量所張出之平行四邊形面積4.2三向量所張出之平行六面體體積、三階行列式的定義5. 平面方程式5.1平面的法線式、兩平面的夾角、點到平面的距離6. 空間直線方程式

8、6.1 含直線的參數式、點到直線的距離、兩平行線的距離、兩歪斜線的距離7. 三元一次聯立方程組7.1加減消去法、代入消去法7.2 三平面幾何關係的代數判定二、矩陣1.線性方程組與矩陣1.1高斯消去法2.矩陣的運算2.1 矩陣的加法、純量乘法、乘法3.平面上的線性映射與二階方陣3.1 線性映射的面積比3.2 二階反方陣4.矩陣的應用4.1 轉移矩陣三、二次曲線1. 圓與直線的關係1.1 圓的方程式1.2 圓與直線的相切、相割、不相交的關係及其代數判定2. 橢圓、雙曲、拋物線2.1 橢圓、雙曲、拋物線之標準式3. 坐標變換3.1 平移：平面上的點、二次曲線在不同的平行坐標系之表現3.2 配方、平移

9、及其幾何應用3.3 伸縮：中心在原點的二次曲線之伸縮及所導出的二次曲線系數學V：解析幾何初步（3-4學分）主題子題內容一、三角函數1.一般三角函數的性質與圖形1.1 弧度1.2 三角函數的定義域、值域、週期性質與圖形1.3倒數關係、商數關係、平方關係2.三角函數的應用2.1波動: 正餘弦的疊合，三角函數之合成，如，A為振幅、為相角2.2 橢圓的參數式*3. 反三角函數及其圖形3.1 反三角函數的定義域與值域（只談正弦、餘弦、正切）4. 複數的極式4.1介紹複數平面、向徑、輻角與複數的極式、複數乘法的幾何意義4.2 棣美弗定理，複數的n次方根二、極限與函數1.數列及其極限1.1 數列的極限及極限

10、的性質1.2 無窮等比級數、循環小數2.函數的概念2.1 函數的定義域與值域、四則運算、合成函數2.2 函數的例子及其圖形*3.函數的極限3.1 函數的極限3.2 連續函數、中間值定理註：有*符號者: 指定考科之數乙不考數學VI：微積分初步（4學分）主題子題內容一、微分1.導數與切線1.1 舉應用實例2.微分的操作2.1 微分的四則運算2.2 多項函數之微分3.函數性質之判定3.1 平均值定理、上升、下降、函數極值之一階檢定法3.2 低次多項式之繪圖4.微分學的應用4.1 極值問題4.2 一階逼近法4.3 牛頓求根法二、積分1.積分的定義1.1 黎曼和2.微積分基本定理2.1 微積分基本定理在

11、面積與高、距離與速度的意涵3.定積分與不定積分的計算3.1 只含多項式之積分 (不涉及分部積分與變數變換法)4.積分的應用4.1以求圓面積、球體體積、角錐體體積、自由落體運動方程式、作功為主註1：指定考科數乙不考數學VI註2：對程度好的學生各校課程委員會可規劃一年期完整的單變量微積分(3,3)取代數學VI. 但指定考科之數甲微積分部分只考數學VI之範圍.實施辦法一 教材編寫二 教學進度1. 各校可配合學生學習情況，彈性調整學習進度三 評量1. 學力測驗範圍：數學至2. 數學乙範圍：數學至（不含*部分）3. 數學甲範圍：數學至附錄一：綱要內容說明數學：函數函數是表現兩量關係的數學符號，是作為數學

12、與具體世界連結的媒介。近年來，由於許多學科的數量化與數學化的需求，使得各國的高中數學教育特別重視函數這個主題及其應用，在先進國家，函數的學習還輔以電腦繪圖，以建立學生函數與圖形的直觀連結。本次課綱修訂，也因應世界潮流，加強函數這個主題。在高中階段，學生要學習基本函數（多項函數、指對數函數、三角函數）的基本操作、性質、圖形及應用。一、數與式在第一章的數與式中，先複習整數系與有理數系，並作適度的延伸，整數的延伸為介紹輾轉相除法，但不探討整數論的題材，有理數的延伸為介紹循環小數，但循環小數為有理數的題材，則留待極限的章節再討論。藉由有理數的十進位表示法，導入介紹實數的十進位直觀表示法（此處不涉及實數

13、的連續性觀念），並將實數與數線作連結。由數線上的方程式複習變數的觀念，並進行文字符號的形式運算，包括展開、分解與化簡，以與國中課程連結，並作為學習函數的基礎。實數系的形式運算是數的至精至簡的表現。二、多項函數最基本的函數是多項函數，它是由變數與係數經加法與乘法所組合而成。在第二章多項函數裡，首先複習函數的定義以及一次與二次函數，作為與國中課程的銜接。在二次函數裡，學生要複習配方法、平移、極值、判別式、正定性，能繪圖並能應用。在單項函數中，學生要能繪圖、瞭解函數的奇偶性、單調性，直觀認識凹凸性，並作函數圖形的平移。在一般多項式的應用，我們提出兩個課題，一是多項式的求值，一是插值多項式。原則上多項

14、式可以透過四則運算求值，也因為如此，多項式被用來逼近一般函數，並用來求一般函數的近似值。另外，多項式也被用來作為插值的工具。插值方法很重要，它可以以少量的數據表現大量資訊，展現數學的效率性。除法是處理多項式的核心方法。一般多項式透過與低次多項式的相比（即相除），可得多項式的不同表現，並可用來求值。比如將多項式除以，可得；連續除以可得的冪方展開式，它可用來求在附近的近似值。又如將分別除以，得餘式，可用來表現通過，的插值多項式。這種將一般多項式與低次多項式相比的方法是數學思維中以簡御繁的一個典型例子。在多項方程式的除法課題裡，具體多項式仍不宜超過五次，重要是學會除法的精神。餘式定理與因式定理是除法

15、原理的推論。因式定理可用來証明插值多項式的唯一性。拉格朗日插值公式是多項式的另一表現法，可方便求插值。學生學到一階、二階的拉格朗日插值即可，以避免繁瑣的計算。多項方程式的課題是要求多項式的實根。首先處理二次方程式的求根問題，包括判別式、根的公式解、根與係數關係，以及它們的應用。在二次方程式的複數根裡，介紹複數的四則運算、共軛複數以及二次方程式的共軛複數根（虛根成對），但不涉及複數平面以及複數的幾何意涵，此段內容留待三角函數時再處理。二次以上的整係數多項式可用簡單的因式分解（如平方差、立方和、立方差）或牛頓定理求有理根。但此部份的多項式不宜太高次，內容也不宜太強調，以免學生誤會實係數的多項方程的

16、根都是有理數。一般多項式的主要求實根的辦法是勘根定理，此處重點以低次多項式與次方根為主。最後談一般實係數多項式的虛根成對定理，並介紹一般實係數多項式可分解為一次式與二次式乘積的代數基本定理。多項函數的圖形與多項不等式的重點主要是讓學生辨識到已分解的多項函數的圖形特徵（包括零根位置、重根的意涵、函數值的正負）。圖形可在書上呈現，或以電腦繪圖展示。三、指數、對數函數生活周遭與自然界中有許多呈指數成長或衰退的現象，如人口成長、細胞分裂、放射性元素衰變、藥物代謝、複利等。透過這些實例引領學生學習以指數建立數學模型，認識等比數列、等比級數以及指數方程式的問題，以引發學生學習指數、對數函數的動機。在指數建

17、模之前需先介紹指數定律、根式運算。為解決上述指數方程式的問題，介紹以十為底的指數函數與對數函數，包括定義域與值域、單調性、凹凸性(此處僅作割弦在函數圖形下方的直觀介紹，不涉及凹凸性的嚴格定義)。對數定律是處理指數方程式的核心方法。對數定律包括，。它將乘除問題化為加減問題，次方問題化為乘除問題。在介紹對數定律時，不要列出太多衍生的公式，以免打亂了上述化簡的核心思想。對數定律的應用包括處理大、小數的乘除與次方問題、指數方程式的應用問題、指數不等式的應用問題，以及認識一般算幾不等式。無應用意義的指數、對數方程式與不等式應予刪除。關於一般底的對數函數，僅需介紹等價於，以及的換底公式，也就是對數函數的換

18、底只是在軸上的伸縮。傳統上換底公式常製造出許多難題，並無實用的意義，這類題材應予刪除。數學II：有限數學二十世紀以計算機的發明，提供人類有力工具處理大量數據，促使許多學門進行數量化與數學化的革命，計算機科學與統計科學也因運而生。有限數學是相關基礎數學的統稱，包括離散數學（數列與級數、排列組合）、離散的古典機率論，以及簡單的統計。雖然有限數學的課題上仍是古典的內容，但因應時代的發展，應有新的視角，特別應強調它的實用內涵，而不要鑽研到人工化的難題。一、數列與級數數列與級數的章節是作為有限數學的先備知識。此處主要是讓學生發現數列的規律性，歸納成公式，並用數學歸納法加以證明。核心的公式包括一階遞迴關係

19、與二項式展開的二變元遞迴關係。級數部分包括基本的求和公式（如等比級數與多項式求和公式）與符號的操作。二、排列、組合排列組合以及計數的問題，最基本的公式通常並不複雜，學生學習的困難常在於無法把文字敘述的題目，適當地翻譯與對應到該用的公式，同時應該強調分辨計數對象是什麼的重要性，也就是要分清楚什麼跟什麼是不同的物件。排列組合的題材應盡量與機率統計的題材相互呼應，不相應的內容宜避免，以往教材中的難題應刪除。三、機率對於機率與統計，主要讓學生了解隨機的本質，並能學到估計的概念，而不只是學到數學的計算。各種概念產生的背後原因，如機率的性質，期望值及變異數、信賴區間等，更應闡釋清楚。四、統計數學III：坐

20、標與向量幾何坐標幾何是透過直角坐標系的架設，將幾何問題代數化，透過代數的形式運算解決幾何問題。本冊的架構是先談在垂直與平行概念下的直線及其應用，再來談三角與三角測量。有了三角的基礎後，可以進入具角度概念下的向量幾何，透過向量的運算，處理幾何中長度角度面積等問題。一、直線本章探討在垂直與平行的概念下的直線方程式及其應用。直線的型式主要談點斜式，其他型式如斜截式、兩點式等不需另立名稱，可再應用時才推導，不要讓學生背太多公式，而是要讓他們多練習推演。在兩線關係中，先談平行與垂直關係，如過一點垂直或平行於另一給定直線的直線方程式。其次談兩聯立方程式的幾何意涵（相交、平行），以及一些幾何與物理的應用，如

21、外心、反射、鏡射等問題。在線性規劃這一節裡，將直線與具體世界做連結，可使學生體認到數學的應用性與普遍性。二、三角本章探討三角形的邊角關係及其應用。角度的概念由直角三角形與極坐標切入，並連結到直角坐標系。在極坐標下，廣義角度只需談360的範圍，向徑在r的範圍即可。三角形的邊角關係先介紹銳角的正弦、餘弦與正切。對廣義角三角函數的求值是透過參考角與補角關係來處理。學生透過特殊角的三角函數的求值，熟悉直角坐標與極坐標的變換。三角的核心內容為正弦與餘弦定理。正弦定理由面積公式推得，在向量幾何時，它發展成外積公式。餘弦定理由距離公式推得，差角公式與其為等價公式，在向量幾何時它發展成內積的公式。餘弦定理、差

22、角公式、內積可用直角坐標方法統一處理。海龍公式則為正弦與餘弦定理結合的應用。差角公式是計算兩線或兩向量交角的核心公式，其衍生公式如和角、倍角、半角公式，可用於三角函數的求值與三角測量。和差化積與積化和差的題材因涉及不同週期的三角函數的叠合，不需在高中時處理，此題材應予刪除。最後透過平面與立體的三角測量，讓學生學會三角的應用。三角測量應注意測量的策略與實用性，不宜出不可行或太困難的問題。三、平面向量向量在物理上是用來表現力與速度，它是只有長度、方向意涵而不管起始點的抽象符號。由幾何角度而言，用坐標幾何探討幾何性質時，應與所架設的坐標系的原點所在無關，這正符合向量是不管起始點的概念，因此向量成為探

23、討平面幾何自然且精簡的語言。向量概念與運算要將其有向線段的意涵與位置向量的坐標意涵做緊密的結合。位置向量所形成的向量空間（空間）具代數運算的結構，即線性組合、內積、外積，它就如同實數系般，是向量至精至簡的表現，可將幾何問題代數化，也可將線性方程組問題賦予幾何意涵，是學生未來學習線性代數、多變量微積分、向量分析、多變量統計分析的基礎。因此，位置向量的線性組合、內積與外積是本章的重點。而純粹以有向線段（沒有坐標表現的向量）所推導平面幾何性質的題材應予減少。向量的線性組合題材包括向量的合成與分解，向量的分解應與二元一次聯立方程組相結合。平面上的點可由兩不平行向量的線性組合來表現，可用來作特殊點的定位

24、，如重心、外心，但傳統的分點公式不宜過度延伸。平面上的直線可由兩向量以帶參數的線性組合方式表現，可用來刻劃直線上的運動。內積與外積是在直角坐標系下，兩單位向量所夾角的餘弦與正弦的表現。事實上，經由餘弦定理可得，經由正弦定理可得。這兩個公式是向量幾何的核心公式。左端是具幾何表現的投影與高，右端展現代數的雙線性、對稱性與反對稱性。內積的應用包括兩向量的直交化（將向量分解成對另一向量平行與垂直的兩個分量）、直線的法線式、點與直線的距離、直線與圓的關係(柯西不等式的應用)、兩直線的夾角、兩直線垂直的判定等。傳統柯西不等式的應用不宜過度延伸。外積的應用包括面積的計算與兩直線平行的判定。二階行列式（即外積

25、）應與二元一次聯立方程組連結。二元一次聯立方程組有兩個意涵，即兩直線關係與線性組合。其有解的判定為行列式不等於0，分別代表兩直線不平行，或兩行向量、不平行，其公式解為克拉瑪公式。數學IV：線性代數一、空間向量首先介紹空間中的線、面及其相互關係，如垂直、平行、相交。其次介紹直角坐標系以及距離公式。距離公式是三維空間的畢氏定理，是空間幾何的基石。空間向量的舖陳與平面向量大致相同，包括線性組合、內積與外積，以及三元一次聯立方程組的應用。空間向量的線性組合包括特殊點的定位、直線與平面的參數式。空間中兩向量的內積是其夾角的餘弦在直角坐標系下的表現，具雙線性與交換性。內積的應用包括兩向量的直交化（正射影、

26、高、柯西不等式）、平面的法線式、兩平面的夾角、點與面的距離、以及兩向量垂直的判定。空間中兩向量的外積是其夾角的正弦以及公垂向量在直角坐標系下的表現。外積性質有雙線性與反對稱性，外積的主要應用包括，計算兩向量所張出之平行四邊形的面積、求兩向量所張出的平面方程式、求兩歪斜線的距離。體積是空間幾何的另一主題。在介紹體積時，要先說明平行六面體的體積公式為底面積乘以高。再來介紹三階行列式的體積公式。行列式要三元一次聯立方程組的幾何意涵相結合，即行列式不等於0對應於三平面交於一點，或三行向量所形成的平行六面體體積不為0。二、矩陣矩陣是線性代數、離散數學、多變量微積分、多變量統計分析的基本工具，對自然科學與

27、社會科學的學生都需要。矩陣的介紹可由線性方程組切入，介紹高斯消去法，並配合實用的例子。其次介紹一般矩陣的加法、純量乘法、乘法。矩陣的應用介紹轉移矩陣。最後介紹二階方陣的線性映射意涵與二階反方陣，此部分的學習應與線性組合相連結。三、二次曲線平面解析幾何處理平面上的一般曲線，最簡單的曲線是二次曲線。在此章介紹圓、橢圓、雙曲線、拋物線的標準式，以及相對應的焦點、長短軸、準線、漸近線。雙曲線部份包括與的兩種形式。在二次曲線與直線的關係中，僅討論圓的情況，也不探討圓錐曲線的光學性質，此部份留待大學時再處理。數學V：解析幾何初步一、三角函數在三角函數裡首先介紹弧度的觀念，並介紹定義在單位圓上的三角函數及其

28、周期性質。討論它們的倒數關係、商數關係、平方關係，但三角恆等式不宜過度操作。三角函數的應用包括橢圓的參數式及其應用，波動現象的刻劃，如正餘弦函數的叠合。二、極限與函數數學VI：微積分初步一、微分二、積分的計算與應用附錄二：綱要說明範例數學I：函數一、數與數線1.數與數線1.1數線上的有理點及其十進位的表示法透過有理數的相除意涵，認識有理數可以用有限小數或循環小數來表示，此處讓學生操作分母為一位數的有理數即可。1.2實數系：實數的十進位表示法、四則運算、絕對值、大小關係實數與數線上的點有一一對應，透過不斷地十等分的細分，直觀介紹實數可用有限或無限小數表示。l 可表為無限小數l 定義絕對值l 根數

29、的運算與化簡：如ll 算幾不等式2. 數線上的幾何：2.1 數線上兩點距離與分點公式如能算出介於之間且與距離之比為2:3之點。2.2 含絕對值的一次方程式與不等式l 且之解的範圍為012345x3. 文字、符號的運算對文字符號所組成的代數式能進行展開、分解及化簡等形式運算。3.1 乘法公式與因式分解（立方和、立方差）l 、的展開式與逆運算3.2 分式與根式的運算與化簡l 能化簡繁分式與根式，如：、二、多項函數1.簡單多項函數及其圖形1.1複習一次、二次函數、配方法、圖形、極值、判別式、正定性、應用實例l 之之幾何意涵l 正定性：判斷恆為正l 極值問題的應用1.2單項函數之奇偶性、單調性、凹凸性

30、、圖形平移l 瞭解函數，在的行為 l 型如, 為正整數的函數之奇偶性、單調性、凹凸性，其中凹凸性僅作直觀的介紹，如：在為凸，在時為凹，不涉及凹凸性的嚴格定義。l 瞭解c的正負、大小與函數圖形的關係 l 能畫出之圖形2.多項式的運算與應用2.1乘法、除法（含綜合除法）、除法原理(含餘式定理、因式定理)及其應用(含多項函數的求值) l ，n = 2,3,4l 除法中除式為一次或二次式l 透過連續的多項式綜合除法，求中的與求之二位小數近似值。2.2插值多項函數：透過因式定理證明插值多項式的唯一性l 設通過之多項式為，求及l 插值多項式：通過之多項式可表示為，求之值。3.多項方程式3.1二次方程式的根

31、(含複數根)：判別式、公式解、複數的引進（不引進複數平面與複數的幾何意涵）、複數的四則運算、共軛複數、根與係數關係ll 根與係數關係：設之二根為與，求、3.2有理根判定法、勘根定理、二分逼近法、n次方根本節談論的是一般實係數之多項式，整係數多項式之因式分解不必太過強調，以免學生誤會實係數多項式的根都是有理根。l 四次以下多項式的因式分解(應以能用到第一章的乘法公式為限)l 勘根定理：的實根、的求解3.3實係數多項式的代數基本定理、虛根成對定理l 證明虛根成對定理，並告知實係數多項式可分解為一次式與二次式的乘積： 其中二次式為質式。l 利用除法求在之值4. 多項函數的圖形與多項不等式4.1 辨識

32、已分解的多項函數圖形及處理其不等式問題只談低次或已分解的多項不等式問題，並能辨識函數圖形特徵（根的位置、重根、函數值正負的區間，重根不超過三次），儘量透過電腦繪圖協助學生建立圖形與函數的連結。l 、l 、三、指數、對數函數1.指數定律與指數建模1.1 指數為整數、分數與實數的指數定律l n次根數的操作l 指數為分數的指數函數的單調性1.2指數建模問題l 複利、人口成長、細胞分裂、放射元素衰變、藥物代謝、貸款等問題l 等比數列、等比級數2.指數、對數函數及其圖形2.1介紹的函數圖形、性質及其特徵(單調性)2.2介紹函數圖形、性質及特徵(含定義域、對數定律、單調性、凹凸性、算幾不等式)l 算幾不等

33、式等價於，等式成立於l 一般算幾不等式等價於，此處凹凸性僅作割弦在函數圖形下方的直觀介紹，不涉及凹凸性的嚴格定義。2.3一般底的指數、對數函數與換底公式l 等價於l ，也就是指數函數的換底不過是定義域上的伸縮；對數函數的換底則是在值域上的伸縮。3.對數定律的應用3.1 對數表、內插法與使用計算器3.2科學記號、首尾數，處理乘除與次方問題3.3指數方程式與指數不等式的應用問題，如複利、人口成長、細胞分裂、放射元素衰變、藥物代謝、貸款等問題。數學II：有限數學一、數列與級數1.數列1.1發現數列的規律性l 一階遞迴關係由具體實例讓學生由前數項推測下一項，並歸納出遞迴關係，如、1.2數學歸納法2.

34、級數2.1 介紹符號及其基本操作l 展開式與形式的互換l 的性質，l 換指標l 歸納出、之公式，並用數學歸納法證明。二、排列、組合IV.2.1 集合IV.2.1.1 集合的定義、集合的表示法、集合元素的計數（應介紹符號 |S|，用以表示一個集合S的元素個數）。IV.2.1.2 窮舉法，樹狀圖：原始的計數仍然出自窮舉法，但可使用樹狀圖幫助組織資料，以達成計數目的。例：電腦裡的檔案通常依照樹狀結構組織起來，例如（括弧中數字表示檔案個數）：我的電腦文件檔 課業檔 圖畫檔 遊戲檔函件 文章 數學 理化 英文 圖片 動畫 電影 益智 動作(10) (8) (3) (5) (7) (21) (4) (1)

35、 (3) (6)所以總共有 10+8+3+5+7+21+4+1+3+6 = 68 個檔案。IV.2.1.3 一一對應原理：在兩集合之間如果能建立一一對應，則兩集合的元素數相等。例：有51個人參加網球單淘汰賽，就是說任何一位選手只要輸一場，就被淘汰出局。並且每一場比賽都一定有一位得勝，不允許有和局。在每一輪比賽中，將選手盡可能地配對相比。如果有奇數位選手，則暫時剩下一位。只要比賽進行足夠多次，最後就會有一位冠軍出現。請問總共要比賽幾場，才能產生冠軍？因為51不算是太大的數目，當然可以使用直接安排比賽程序得出答案。但是更能看出問題核心的辦法，是觀察出下面的一一對應。因為每一場比賽會產生唯一的失敗者

36、，而且每位選手如果會失敗，也只會失敗一次，所以比賽的場次與失敗者之間有一個一一對應，也就是說比賽場數等於失敗者人數。因為最後只有冠軍一個人從來不曾失敗，所以一共剛好比賽50場。IV.2.2 計數原理：加法原理、乘法原理、取捨原理l 加法原理：假設A與B是不相交的有限集合，則 |A B| = |A| + |B|。l 介紹A, B為兩集合時，乘積集合A B的定義。乘法原理：|A B| = |A|B|l 取捨原理只考慮最多三個集合間的取捨，令A, B, C為三個有限集合，則(1) |A B| = |A| + |B| - |A B|(2) |A B C| = |A| + |B| + |C| - |A

37、B| - |B C| - |C A| + |A B C|另外可用文氏圖說明取捨原理。IV.2.3 排列IV.2.3.1 直線排列、重複排列l 直線排列：1. n個相異物件的排列數為階乘數n!。（球與籃子模式：把編號是1到n的球，放入編號是1到n的籃子裡，每個籃子恰放一個球，放法總數為階乘數n!。）2. 從n個元素的集合中，每次取出k個相異元素做排列，則總數為排列數。（球與籃子模式：把編號是1到k的球，放入編號是1到n的籃子裡，每個籃子最多放一個球，放法總數為排列數。）l 重複排列：從n個元素的集合中，每次取出k個元素做排列，允許重複取出同樣的元素，則總數為nk。（球與籃子模式：把編號是1到k的

38、球，放入編號是1到n的籃子裡，每個籃子裡的球數沒有限制，放法總數為nk。）重複排列可看做是乘法原理的推廣，例如投銅板，出現正面記為1，出現反面記為0。若令集合A=0,1，則投n次所有可能結果的集合為An = A A . . . A（共乘n次），其元素個數為2n。IV.2.4 組合IV.2.4.1 組合、重複組合l 組合：從n個元素的集合中每次取出k個相異元素，不同取法的總數是組合數。（球與籃子模式：把k個沒有編號且不可分辨差異的球，放入編號是1到n的籃子裡，每個籃子最多放一個球，放法總數為組合數。）（當代組合數學日漸以為組合數的標準符號，建議高中課本中以此符號，取代C(n,k)或。）由組合數的

39、基本公式，經簡單計算得出的式子，盡量賦予選取物件式的組合解釋。l 重複組合：從n個元素的集合中每次取出k個元素，允許重複取出同樣的元素，則不同取法的總數為重複組合數。（球與籃子模式：把k個沒有編號且不可分辨差異的球，放入編號是1到n的籃子裡，每個籃子裡的球數沒有限制，放法總數為重複組合數。）對於給定的n與k，方程x1 + x2 + + xn = k的非負整數解總數也是重複組合數。（建議重複組合數不需再引進符號H(n,k)或來表示。）IV.2.5 二項式定理IV.2.5.1 以組合概念導出二項式定理利用組合的概念推導出 (x + y)n 展開式中一般項的形式。IV.2.5.2 巴斯卡三角利用二項

40、式定理所推導的各種公式，盡量賦予選取物件式的，或者計數棋盤上路徑的解釋，以增加學生對於組合的直觀認識。三、機率1.樣本空間與事件藉由集合來說明事件之未發生，幾個事件的同時發生、至少有一件發生等。l 班上同學有人生日相同的機率l 樣本空間為投銅板五次的所有可能，事件為正面出現的次數為32.機率的定義與性質藉由生活中的實例，以說明機率函數要滿足的基本條件。並證明機率函數的一些性質。3.條件機率與貝氏定理3.1 獨立事件、條件機率、貝氏定理4.隨機變數4.1機率質量函數l 班上同學的學測級分相對次數圖(X軸為學測級分，Y軸為該成績之相對次數)l 投銅板三次，正面出現的機率質量函數圖(X軸為正面出現的

41、次數(X=0,1,2,3)，Y軸為該次數出現的機率)4.2期望值對一隨機變數，常想粗略地知道其值究竟多大，期望值就是常被拿來扮演這種以一單一的值，來代表一隨機現象中變數大小的角色。4.3變異數期望值像是隨機變數之一核心，隨機變數之可能值，則散佈在期望值的左右。變異數之正的平方根，稱為標準離差，便是用來表示隨機變數之可能值，與其期望值偏離之大小。5.二項分布5.1重複試驗、二項分布說明此分布之由來，且強調處處可見。給出其機率密度函數，並以二項式定理，驗證此確為一機率密度函數。l 假設每次買彩券中獎的機率為p，買n次彩券中獎k次的機率：5.2二項分布之性質繪出二項分布機率密度函數之圖形，求出期望值

42、及變異數。四、統計1.數據分析1.1分析一維數據：平均數與標準差、數據的標準化l 平均數：，標準差：。將數據轉為1.2分析二維數據：散佈圖、相關係數2 抽樣與統計推論2.1抽樣方法：簡單隨機抽樣說明常要收集資料以對隨機現象做推論或預測。並說明何時要普查，何時要抽樣調查，並介紹隨機抽樣法。2.2 介紹及使用亂數表介紹亂數表之使用，並說明何時可使用2.3二項分布與常態分布介紹常態分布及其圖形。對二項分布，說明當實驗次數較多，可以常態分布做為其近似。2.4信賴區間與信心水準的解讀對一給定的p及n，以亂數表模擬投擲出現正面機率為p之銅板n次，介紹信心水準的意義。對一給定的信心水準，給出p之信賴區間公式

43、。並說明在相同的n、p下，若全班每位同學皆給一信賴區間，是否大多數的同學，所得之信賴區間會涵蓋p。附錄：最小平方法（先將數據標準化）數學III：坐標與向量幾何一、直線1.直線方程式及其圖形1.1 斜率、點斜式（其他型式如兩點式不特別提及公式，可在例中推導）1.2 兩線關係(垂直、平行、相交)、聯立方程式l 過直線外一點與該直線平行、垂直的直線方程式。l 三角形的外心l 三線共點2.線性規劃 2.1 二元一次不等式，能夠在坐標平面上標示滿足二元一次不等式的區域2.2 線性規劃(目標函數為一次式) ：學生應了解平行直線系。線性規劃中目標函數限為一次式。二、三角1. 廣義角與極坐標1.1 直角三角形

44、的邊角關係(正弦、餘弦，正切) 、平方關係l 只談正弦、餘弦，正切的定義及正餘弦的平方、餘角關係1.2 廣義角與極坐標1.3 廣義角的正弦、餘弦、正切及補角關係l 引進參考角的概念，利用補角關係，將廣義角的三角函數求值化為銳角三角函數之求值。參考角的定義為廣義角與X軸的銳夾角，如.1.4 直角坐標與極坐標的變換2正弦、餘弦定理2.1 面積與正弦定理、長度與餘弦定理、海龍公式l 面積與正弦定理：將ABC之點置於原點，B置於，則C點置於，由面積公式可得ABC面積同理可得ABC面積ABC面積l 長度與餘弦定理：將ABC之A點置於原點，B置於，則C點的坐標為，由距離公式得l 海龍公式3. 差角公式l

45、設，應用餘弦定理於OAB，由可得l 給兩直線方程式求其交角l 和角、倍角、半角公式l 計算4.三角測量三角測量應注意測量的策略及其實用性。4.1 查表或使用計算器4.2 含平面與立體測量三、平面向量1.平面向量的表示法1.1幾何表示、坐標表示，加減法、係數乘法l 向量為有向線段的幾何表示法l 證明簡單平面幾何的性質，如三角形兩邊中點連線定理。l 求三角形的外心、重心。l 向量為位置向量的坐標表示法1.2線性組合、平面上的直線參數式l 向量的合成：線性組合、分點公式、三角形的重心l 向量的分解，如將分解為與的線性組合l 直線的參數式與直線上的運動l 能在平面上標示出的區域2.平面向量的內積2.1

46、內積與餘弦定理、正射影、柯西不等式、法向量、兩直線的夾角、點到直線的距離l 內積與餘弦定理由餘弦定理得展開可得，其中定義為l 平行四邊形定理的證明l 柯西不等式，可處理圓與直線關係。l 兩向量的直交化：將向量（4, 5）分解為與（1, 2）垂直與平行的兩個分量。3.面積與二階行列式3.1面積公式與二階行列式的定義與性質l 三角形面積的行列式公式三角形OAB，O=(0,0)，A=(a,b)，B(c,d) DCOxyl 由向量所張開的平行四邊形面積l 行列式的性質3.2 兩直線幾何關係的代數判定l 考慮聯立方程組，其幾何關係是指兩線為相交、平行或重叠，其線性組合關係是指可否表現為、的線性組合，其代數判定是指、所形成之行列式是否為0。數學IV：線性代數一、空間向量1.空間概念1.1 空間中兩直線、兩平面、及直線與平面的位置關係2. 空間向量的坐標表示法2.1空間坐標系：點坐標、距離公式2.2 空間向量的加減法、係數乘法，線性組合、直線與平面的參數式3.空間向量的內積3.1 內積與餘弦定理、兩向量的直交化、柯西不等式l 可由坐標幾何定義向量內積，再由餘弦定理證明。3.2 平面的法線式、兩平面的夾角、點到平面的距離、兩向量垂直的判定4.三元一次聯立方程組4.1 加減消去法、代入消去法4.2