御藍教育/段考卷/高一

段考詳解範圍:數與式(實數與根式、絕對值、指數與算幾不等式、常用對數與科學記號)

彰化高中 113 上
高一第一次段考
數學試題、答案與詳解

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01 · 試題

原卷 27 題,照原卷順序

是非題 10 題(20 分)、多選題 2 題(20 分)、填充題 13 題(52 分)、計算證明題 2 題(8 分)

一、是非題(占 20 分)說明:第 1 題至第 10 題,每題 2 分。
1
若 a 為無理數,則 a2 為有理數。
2
任意兩個相異有理數之間會有無限多個有理數。
3
設 a 為無理數,b、c 為有理數,若 ab=ac,則 b=c。
4
若 x 為實數,則 ∣x∣ 為正數。
5
若 x 為實數,則 ∣x+2∣−∣x−2∣ 的最小值為 −4
6
若 a 為正數,則 a27​=a7​。
7
若 a 為正數,則 a52​ 與 a25​ 互為倒數。
8
若 a 為正數,則 (a3​)2=a3。
9
若 a 為大於 1 的正數,則 a2+a21​−2​+a2+a21​−2​=a2​。
10
1010log2>103。
二、多選題(占 20 分)說明:第 11 題至第 12 題,每題 10 分。(每個選項 2 分)
11
已知實數 x,y 滿足 −2≤x≤3,∣y−3∣≤2,則下列各式之範圍哪些是正確的?
  1. (1) −1≤x+y≤8
  2. (2) −3≤x−y≤−2
  3. (3) 4≤x2≤9
  4. (4) −2≤yx​≤3
  5. (5) −6≤xy+x+y−2≤24
12
請選出正確的選項。
  1. (1) 9.601×106 為取 3 位有效數字表示科學記號。
  2. (2) 2.718×1010 為 10 位數
  3. (3) 3.141596×10−7 小數點後第 7 位開始不為 0
  4. (4) log555666 介於 5 與 6 之間
  5. (5) log0.0113 介於 −2 與 −1 之間
三、填充題(占 52 分)說明:第 13 題至第 25 題,每題 4 分。
13
將循環小數 2.024 化為最簡分數 ____。
14
展開並化簡 (x−y+1)2= ____。
15
化簡 21−268​​+21−268​​12​= ____。
16
設 x,y 為正數,且 xy=24,則 8x+3y 的最小值 = ____。
17
數線上,有相異三點 A,B,C 滿足 AB:BC=5:7,已知 A(−6),B(y),C(4),試求 y 的值 = ____。
18
A 元素之半衰期為 20 天,B 元素之半衰期為 12 天,若某物品中 A,B 兩元素之質量比為 5:8,則 ____ 天後 A,B 兩元素質量比值為 10。
19
試比較 a=20.6,b=30.5​1​,c=32​,d=64111​ 這四個數的大小關係為 ____。
20
試求 10log35×10−log7×10log((0.2)2)= ____。
21
已知數線上有相異四點 A(−5),B(x),C(2),D(2x−3),且滿足 2AB+3CD=19,則 x= ____。
22
若 a 為正實數,且 a21​−a−21​=5,a+a−1= ____。
23
已知 a2x=11,則 ax−a−xa3x−a−3x​ 之值為 ____。
24
設 a,b 為實數,若 ∣ax+2∣≤b 之解為 −31​≤x≤3,求 (a,b) 的值 = ____。
25
有 ____ 個整數 x 滿足 ∣5x∣+3x<114。
四、計算證明題(占 8 分)說明:第 26 題至第 27 題。
26
(1) 利用常用對數的定義與指數律求:若 log3=t,且 9=10p,用 t 表示 p。(2 分)(2) 承 (1),已知 log3 為無理數,試證明 log9 也是無理數。(2 分)
27
已知 x 為實數,若 t=3x+3−x,令 t 的最小值為 k,且此時 x 的值為 h,求數對 (h,k)。(4 分)
02 · 答案

答案一覽,先對再看詳解

是非題:1=正確、2=錯誤(照原卷作答規定)

12
21
31
42
51
61
72
82
92
101
第 11 題(1)(4)
第 12 題(3)(4)(5)
第 13 題165334​
第 14 題x2+y2−2xy+2x−2y+1
第 15 題132517​−2​
第 16 題48
第 17 題−31 或 −611​
第 18 題120
第 19 題a>d>b=c
第 20 題0.2
第 21 題23​
第 22 題27
第 23 題11133​
第 24 題(−23​, 25​)
第 25 題71
第 26 題(1) p=2t;(2) 見詳解(反證法)
第 27 題(0, 2)
03 · 勾錯題號

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04 · 逐題詳解

每一題,錯在哪一步

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01是非 1~5:有理數、無理數與絕對值

第 1 題2取 a=1+2​,它是無理數,但 a2=3+22​ 仍是無理數,所以敘述不成立。
a=2​ 時 a2=2 是有理數,但只要有一個反例,「則」就不成立。
第 2 題1設 p<q 是兩個有理數,中點 2p+q​ 也是有理數,而且介於兩者之間。再對 p 和這個中點取中點,又得到一個新的有理數;這樣可以一直做下去,所以有無限多個。
第 3 題1ab=ac 移項得 a(b−c)=0。0 是有理數,而 a 是無理數,所以 a=0,只能是 b−c=0,即 b=c。
第 4 題2x=0 時 ∣x∣=0,0 不是正數。正確的說法是 ∣x∣≥0。
第 5 題1分段:x≤−2 時,原式 =−(x+2)+(x−2)=−4;−2<x<2 時,原式 =(x+2)+(x−2)=2x,介於 −4 和 4 之間;x≥2 時,原式 =(x+2)−(x−2)=4。所以最小值是 −4(x≤−2 時都取到),最大值是 4。
幾何意義:∣x+2∣−∣x−2∣ 是「x 到 −2 的距離」減「x 到 2 的距離」,兩點相距 4,所以差介於 −4 和 4 之間。

02是非 6~10:指數律、根式與 log 的意義

第 6 題1a>0 時,分數指數的定義是 anm​=nam​,所以 a27​=a7​。
第 7 題2互為倒數表示相乘等於 1。a52​×a25​=a52​+25​=a1029​,只有 a=1 時才是 1;例如 a=2 時就不是。a52​ 的倒數是 a−52​。
指數互為倒數(52​ 和 25​)不代表兩數互為倒數;指數互為相反數才是。
第 8 題2(a3​)2=a3​×2=a23​。23​≈3.46=3,所以除了 a=1 以外,a23​=a3。
次方的次方是指數相乘:3​×2,不是 (3​)2。
第 9 題2a2+a21​−2=(a−a1​)2。a>1 時 a>a1​,所以 a2+a21​−2​=a−a1​。左邊是 2(a−a1​)=2a−a2​。取 a=2:左邊 =3,右邊 =1,不相等。
流傳版本上兩個根號印得完全相同,本頁照印。若其中一個根號內是 a2+a21​+2=(a+a1​)2,左邊會是 (a+a1​)+(a−a1​)=2a,a>1 時也不等於 a2​,結論同樣是「錯」。
第 10 題11010log2=(10log2)10=210=1024,而 103=1000,1024>1000。
也可以比指數:10log2≈3.010>3。
是非題判斷「則」的敘述:要說它錯,舉一個反例就夠;要說它對,必須對所有情形都成立。

03多選 11~12:範圍的運算、科學記號與 log

第 11 題答案 (1)(4)。先把 ∣y−3∣≤2 寫成 1≤y≤5。(1) 對:兩式相加,−2+1≤x+y≤3+5。(2) 錯:−5≤−y≤−1,再和 −2≤x≤3 相加,得 −7≤x−y≤2。(3) 錯:x 的範圍包含 0,所以 0≤x2≤9。(4) 對:y>0。x≥0 時 0≤yx​≤13​=3;x<0 時 yx​≥1−2​=−2,所以 −2≤yx​≤3。(5) 錯:xy+x+y−2=(x+1)(y+1)−3,其中 −1≤x+1≤4,2≤y+1≤6,乘積最小是 (−1)×6=−6、最大是 4×6=24,再減 3 得 −9≤xy+x+y−2≤21。
相減不能「同向相減」,要先把 y 變成 −y 再相加;範圍跨過 0 時,平方的最小值是 0。(5) 的 −6 和 24 是 (x+1)(y+1) 的範圍,還沒有減 3。
第 12 題答案 (3)(4)(5)。(1) 錯:9.601 有 4 位有效數字。(2) 錯:2.718×1010=27180000000,1010 本身就是 11 位數,所以這是 11 位數。(3) 對:3.141596×10−7=0.0000003141596,小數點後先有 6 個 0,第 7 位是 3。(4) 對:105<555666<106,所以 5<log555666<6。(5) 對:10−2<0.0113<10−1,所以 −2<log0.0113<−1。
a×10n(1≤a<10,n 是正整數)是 n+1 位數;a×10−n 在小數點後第 n 位開始不為 0。

04填充 13~17:循環小數、乘法公式、雙重根號、算幾不等式與分點

第 13 題設 t=0.024,則 10t=0.24=9924​=338​,所以 t=3308​=1654​。2.024=2+1654​=165334​。334=2×167,165=3×5×11,沒有公因數,已是最簡分數。
循環節是「24」,前面的 0 不在循環節內,所以分母是 990 而不是 999。
第 14 題用 (p+q+r)2=p2+q2+r2+2pq+2qr+2rp,取 p=x、q=−y、r=1:(x−y+1)2=x2+y2+1−2xy−2y+2x,整理成 x2+y2−2xy+2x−2y+1。
第 15 題找兩個數和為 21、積為 68:17 和 4。所以 21−268​​=17​−4​=17​−2。第二項有理化:17​−212​=17−412(17​+2)​=131217​+24​。相加:1313(17​−2)+1217​+24​=132517​−2​。
雙重根號開出來要取正的:17​>2,所以是 17​−2 而不是 2−17​。
第 16 題8x、3y 都是正數,由算幾不等式 28x+3y​≥8x⋅3y​=24xy​=24×24​=24,所以 8x+3y≥48。等號在 8x=3y=24,即 x=3、y=8 時成立(此時 xy=24),所以最小值是 48。
第 17 題AB=∣y+6∣,BC=∣y−4∣,條件是 7∣y+6∣=5∣y−4∣。7(y+6)=5(y−4) 得 2y=−62,y=−31;7(y+6)=−5(y−4) 得 12y=−22,y=−611​。兩個值都不等於 −6 或 4,三點相異。
y=−611​ 時 B 在 A、C 之間(內分);y=−31 時 B 在 A 的左邊(外分),AB=25、BC=35。題目沒有說 B 在中間,兩種都要算。

05填充 18~21:半衰期、同底比大小、log 的意義與絕對值方程式

第 18 題設現在 A、B 的質量是 5m、8m。t 天後,A 剩 5m(21​)20t​,B 剩 8m(21​)12t​。比值是 85​×212t​−20t​=85​×230t​。令它等於 10:230t​=16=24,所以 30t​=4,t=120。
驗算:120 天是 A 的 6 個半衰期、B 的 10 個半衰期,比值 8×2−105×2−6​=85×24​=10。
第 19 題全部化成以 2 為底:a=20.6=253​;b=30.5​1​=(2−1)−31​=231​;c=32​=231​;d=(26)111​=2116​。比指數:53​=0.6,116​≈0.545,31​≈0.333。底數 2>1,指數越大數越大,所以 a>d>b=c。
流傳版本的參考答案寫 a>d>c>b,但照題幹 b=30.5​1​=32​,和 c 是同一個數,本站答案寫 a>d>b=c。
第 20 題10logN=N。所以 10log35=35;10−log7=10log71​=71​;10log((0.2)2)=(0.2)2=0.04。相乘:35×71​×0.04=5×0.04=0.2。
第 21 題AB=∣x+5∣,CD=∣2x−3−2∣=∣2x−5∣,方程式是 2∣x+5∣+3∣2x−5∣=19。分三段:① x<−5:−2(x+5)−3(2x−5)=19,−8x+5=19,x=−47​,不在這一段,不合。② −5≤x<25​:2(x+5)−3(2x−5)=19,−4x+25=19,x=23​,合。③ x≥25​:2(x+5)+3(2x−5)=19,8x−5=19,x=3。但 x=3 時 D(2x−3)=D(3) 和 B(3) 是同一點,不合「相異四點」。所以 x=23​(此時四點是 −5、23​、2、0)。
流傳版本的參考答案寫「3 或 23​」,但 x=3 時 B、D 兩點重合,與題目的「相異四點」不合,本站答案只取 23​。
比較指數式的大小,先化成同一個底數;底數大於 1 時,指數越大,數越大。

06填充 22~25:對稱式求值、絕對值不等式

第 22 題把 a21​−a−21​=5 兩邊平方:a−2⋅a21​⋅a−21​+a−1=25,中間項是 2,所以 a+a−1=27。
第 23 題令 u=ax,分子是 u3−u−3=(u−u−1)(u2+u⋅u−1+u−2)=(u−u−1)(u2+1+u−2)。約掉 u−u−1,原式 =a2x+1+a−2x=11+1+111​=11133​。
a2x=11=1,所以 ax=a−x,分母不是 0,可以約分。
第 24 題解 −31​≤x≤3 的中點是 34​,端點到中點的距離是 35​,所以解等於 ​x−34​​≤35​。兩邊乘以 23​:​23​x−2​≤25​,也就是 ​−23​x+2​≤25​。和 ∣ax+2∣≤b 對照,常數項要是 +2,所以 a=−23​、b=25​。
驗算:x=3 時 ​−29​+2​=25​;x=−31​ 時 ​21​+2​=25​,兩個端點都剛好取等號。
第 25 題x≥0 時 ∣5x∣=5x,不等式是 8x<114,x<14.25,整數 x=0,1,⋯,14 共 15 個。x<0 時 ∣5x∣=−5x,不等式是 −2x<114,x>−57,整數 x=−56,−55,⋯,−1 共 56 個。合計 15+56=71 個。
x>−57 不含 −57,負整數從 −56 算起;0 只在 x≥0 那一段算一次。

07計算證明 26~27:對數的定義與算幾不等式

第 26 題(1) log3=t 表示 10t=3。9=32=(10t)2=102t,和 9=10p 比較,p=2t。(2) 由 9=10p 知 log9=p=2t=2log3。假設 log9 是有理數,則 log3=2log9​ 是有理數除以 2,也是有理數,這和已知「log3 為無理數」矛盾。所以 log9 是無理數。
(2) 的關鍵是有理數的封閉性:有理數除以非零有理數仍是有理數。
第 27 題3x>0、3−x>0,由算幾不等式 23x+3−x​≥3x⋅3−x​=30​=1,所以 t≥2。等號在 3x=3−x 時成立,即 x=−x,x=0;這時 t=1+1=2。所以最小值 k=2,此時 h=0,(h,k)=(0,2)。
用算幾不等式求極值,一定要寫出等號成立的條件,並確認真的取得到。數對的順序是 (h,k):先寫 x 的值,再寫最小值。
兩個正數的乘積固定時,算幾不等式給出和的最小值;等號成立的條件就是兩數相等。

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彰化高中 113 上 高一第一次段考數學哪幾題最容易錯?

第 21 題要分三段解絕對值方程式,解出來之後還要用相異四點的條件把重合的那個解去掉;第 11 題的選項 5 要先把式子配成兩個括號相乘再減 3,範圍還要注意負數乘正數;第 24 題要由解的中點和半徑回推,並配合常數項是正 2 決定 a 的正負;第 18 題要把兩個半衰期的次方合併成同一個底數。詳解逐題寫在本頁。

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