01 · 試題 原卷 15 題,照原卷順序 多選題 2 題(每題 8 分,占 16 分;每題 5 個選項,各選項獨立判定,全對得 8 分,答錯 1 個選項得 6 分,答錯 2 個選項得 4 分,答錯 3 個選項得 2 分,答錯 4 個以上選項或所有選項均未作答得零分)、填充題 12 題(每題 6 分,占 72 分;完全答對才給分,答錯不倒扣)、計算題 1 大題(12 分,兩小題各 6 分);滿分 100 分。原卷三個大題各自從 1 編號,本頁依序連續編為第 1~15 題:填充題 1~12 是本頁第 3~14 題,計算題 1 是本頁第 15 題。本卷沒有學校公布的答案,本頁答案為本站依題目計算。
一、多選題(每題 8 分,占 16 分)
1
設 ⟨ a n ⟩ ,⟨ b n ⟩ ,⟨ c n ⟩ 為三個實數數列,試問下列哪些選項是正確的? (1) 若 ⟨ a n ⟩ 發散,則 ⟨ a n 2 ⟩ 也發散 (2) 若對於任何正整數 n 皆有 a n ≤ b n ≤ c n ,而 n → ∞ lim a n = n → ∞ lim c n = 1 ,則 n → ∞ lim b n = 1 (3) 若級數 S = a 1 + a 2 + a 3 + ⋯ = k = 1 ∑ ∞ a k 收斂,則 n → ∞ lim a n = 0 (4) 若 S = a 1 + a 2 + ⋯ = k = 1 ∑ ∞ a k 為收斂的無窮等比級數,則 T = a 2 + a 4 + ⋯ = k = 1 ∑ ∞ a 2 k 也收斂 (5) 若 a n < 1 且 L = n → ∞ lim a n 存在,則 L < 1 2
已知 f ( x ) 、g ( x ) 為定義在實數上的實係數多項式函數,則下列哪些選項正確? (1) 若 x → 1 lim x 3 − 1 f ( x ) 存在,則 x 3 − 1 為 f ( x ) 的因式 (2) 若 x → 1 − lim f ( x ) = 3 ,則 x → 1 + lim f ( x ) = 3 (3) 若 f ( x ) 、g ( x ) 皆在 x = 0 連續且定義 h ( x ) = f ( x ) + g ( x ) ,則 h ( x ) 在 x = 0 連續 (4) 若 f ( x ) 、g ( x ) 皆在 x = 0 連續且定義 h ( x ) = ( f ∘ g ) ( x ) ,則 h ( x ) 在 x = 0 連續 (5) 設 f ( x ) = x 3 ,g ( x ) = x 2 + 2 ,則 ( f ⋅ g ) ( x ) 為 6 次多項式函數 二、填充題(每題 6 分,占 72 分)
3
已知數列 ⟨ a n ⟩ 收斂,且 n → ∞ lim a n − 3 5 a n + 2 = 6 ,試求 n → ∞ lim a n = ____。
4
求 n → ∞ lim n + 2 − n n + 7 − n + 4 = ____。 5
設 ( x + 1 ) ( x + 2 ) ⋯ ( x + n ) = a n x n + a n − 1 x n − 1 + a n − 2 x n − 2 + ⋯ + a 1 x + a 0 ,其中 n 是正整數,則 n → ∞ lim 3 n 2 ⋅ a n − 1 a n − 2 = ____。
6
求 1 1 + 1 + ( 1 + 2 ) 1 + 1 + ( 1 + 2 ) + ( 1 + 2 + 3 ) 1 + ⋯ + 1 + ( 1 + 2 ) + ( 1 + 2 + 3 ) + ⋯ + ( 1 + 2 + ⋯ + n ) 1 + ⋯ = ____。
7
一皮球自離地面 20 公尺處落下,每次反彈高度為落下高度的 5 3 ,則此皮球到靜止時所經過的路程為 ____ 公尺。
8
無窮級數 2 2 + 2 2 7 + 2 3 12 + ⋯ + 2 n 5 n − 3 + ⋯ = ____。
9
x 是實數,函數 f ( x ) = x 2 + 3 x + 3 2 x 2 + 3 x + 8 的值域為 ____。(以集合表示)
10
設 a 為實數,f ( x ) = x + 1 ,g ( x ) = a x − 1 ,若 ( g ∘ f ) ( x ) = ( f ∘ g ) ( x ) ,則 a 的值為 ____。
11
求 x → − 2 lim x + 2 ( x + 1 ) 100 − 1 = ____。
12
設 a ,b ∈ R ,若 f ( x ) = ⎩ ⎨ ⎧ x − 3 , x − 2 x 2 + a x + b , x ≤ 2 x > 2 ,且 x → 2 lim f ( x ) 存在,則數對 ( a , b ) = ____。 13
已知 x → 0 lim x sin x = 1 ,則 x → 0 lim 1 − cos x x sin x = ____。
14
設 f ( x ) 為三次多項式,若 x → 1 lim x 2 + 3 x − 4 f ( x ) = − 1 且 x → 2 lim x 2 − 4 f ( x ) = 2 ,則 x → 3 lim f ( x ) = ____。
三、計算題(每題 12 分,占 12 分)
15
等差數列 ⟨ a n ⟩ ,⟨ b n ⟩ 其公差分別為 d 1 ,d 2 ,且 d 1 d 2 = 0 。已知 n → ∞ lim b n a n = 3 ,試回答下列問題:(1) 求 d 2 d 1 之值。(6 分) (2) 求 n → ∞ lim n b 2 n a 1 + a 2 + ⋯ + a n 之值。(6 分)
第 1 題 (2)(3)(4)
第 2 題 (2)(3)(4)
第 3 題 20
第 4 題 2 3
第 5 題 12 1
第 6 題 2 3
第 7 題 80
第 8 題 7
第 10 題 1
第 11 題 − 100
第 12 題 ( − 5 , 6 )
第 13 題 2
第 14 題 22
第 15 題 (1) 3 (2) 4 3
03 · 勾錯題號 勾出錯的題號,看錯在哪幾章 不用登入。勾完馬上看到錯的集中在哪些單元;註冊後,首頁第一張卡就從那幾章開始。
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01 多選第 1 題:數列與級數收斂的基本性質1 (1) 錯誤。 反例:a n = ( − 1 ) n ,數列 − 1 , 1 , − 1 , 1 , … 發散;但 a n 2 = 1 是常數數列,收斂到 1 。
1 (2) 正確。 這就是夾擠定理:b n 被 a n 與 c n 夾在中間,而兩邊的極限都是 1 ,所以 ⟨ b n ⟩ 收斂且極限為 1 。
1 (3) 正確。 設前 n 項的和為 S n ,級數收斂表示 n → ∞ lim S n = S 。而 a n = S n − S n − 1 (n ≥ 2 ),所以 n → ∞ lim a n = S − S = 0 。
反過來不成立:a n → 0 不能推得級數收斂。
1 (4) 正確。 設首項 a 1 、公比 r 。無窮等比級數收斂的條件是 a 1 = 0 或 ∣ r ∣ < 1 。a 1 = 0 時 T 每一項都是 0 ,收斂。∣ r ∣ < 1 時,T = a 2 + a 4 + a 6 + ⋯ 是首項 a 1 r 、公比 r 2 的等比級數,∣ r 2 ∣ < 1 ,所以也收斂,和為 1 − r 2 a 1 r 。
1 (5) 錯誤。 反例:a n = 1 − n 1 ,每一項都小於 1 ,但 L = 1 ,不小於 1 。
「每一項都小於 1 」取極限後只能得到 L ≤ 1 ,不等號要補上等號。
判斷這類敘述:對的要說得出是哪一個定理,錯的只要舉一個反例;常用的反例是 ( − 1 ) n 與 1 − n 1 。
02 多選第 2 題:多項式函數的極限與連續2 (1) 錯誤。 x → 1 時分母 x 3 − 1 → 0 ,極限存在只能推得分子也趨近 0 ,即 f ( 1 ) = 0 ,f ( x ) 有因式 x − 1 。但 x 3 − 1 = ( x − 1 ) ( x 2 + x + 1 ) ,f ( x ) 不一定有 x 2 + x + 1 這個因式。反例:f ( x ) = x − 1 ,x → 1 lim x 3 − 1 x − 1 = x → 1 lim x 2 + x + 1 1 = 3 1 存在,但 x 3 − 1 不是 x − 1 的因式。
2 (2) 正確。 多項式函數在每一點都連續,所以在 x = 1 的左極限、右極限都等於 f ( 1 ) 。左極限是 3 表示 f ( 1 ) = 3 ,於是右極限也是 3 。
2 (3) 正確。 x → 0 lim h ( x ) = x → 0 lim f ( x ) + x → 0 lim g ( x ) = f ( 0 ) + g ( 0 ) = h ( 0 ) ,所以 h ( x ) 在 x = 0 連續。(兩個多項式的和仍是多項式,也可以直接得到。)
2 (4) 正確。 f ( x ) 、g ( x ) 都是多項式,把 g ( x ) 代入 f 之後 h ( x ) = f ( g ( x )) 展開仍是多項式,多項式函數在每一點都連續,所以 h ( x ) 在 x = 0 連續。
對一般的函數,只知道 f 在 0 連續是不夠的,要 f 在 g ( 0 ) 連續才行;本題的 f 是多項式,在每一點都連續,所以沒有問題。
2 (5) 錯誤。 卷面印的是 ( f ⋅ g ) ( x ) ,中間是乘號,表示兩個函數相乘:( f ⋅ g ) ( x ) = f ( x ) g ( x ) = x 3 ( x 2 + 2 ) = x 5 + 2 x 3 ,是 5 次多項式函數,不是 6 次。
如果是合成 ( f ∘ g ) ( x ) = f ( g ( x )) = ( x 2 + 2 ) 3 才是 6 次。選項 (4) 用的是合成記號 ∘ ,選項 (5) 用的是乘號,兩個記號不同,本頁照卷面的乘號判斷。
多項式函數處處連續,所以極限就是函數值;「分母趨近 0 而極限存在」只能得到分子在那一點的值是 0 。
03 填充 1~3(第 3~5 題):數列的極限第 3 題 設 n → ∞ lim a n = L 。若 L = 3 ,則分子趨近 17 、分母趨近 0 ,分式不會收斂,與題意不合,所以 L = 3 。於是由極限的四則運算,L − 3 5 L + 2 = 6 ,5 L + 2 = 6 L − 18 ,L = 20 。
檢查:20 − 3 5 × 20 + 2 = 17 102 = 6 。
第 4 題 分子、分母各自有理化:n + 7 − n + 4 = n + 7 + n + 4 3 ,n + 2 − n = n + 2 + n 2 。所以原式 = 2 3 ⋅ n + 7 + n + 4 n + 2 + n 。後面的分式上下同除以 n :1 + n 7 + 1 + n 4 1 + n 2 + 1 → 1 + 1 1 + 1 = 1 。所以極限為 2 3 。 第 5 題 把 ( x + 1 ) ( x + 2 ) ⋯ ( x + n ) 展開:x n − 1 的係數是從 n 個括號中挑一個取常數、其餘取 x ,所以 a n − 1 = 1 + 2 + ⋯ + n = 2 n ( n + 1 ) 。x n − 2 的係數是挑兩個括號取常數,所以 a n − 2 是 1 , 2 , … , n 中任取兩個相異數相乘的總和。由 ( 1 + 2 + ⋯ + n ) 2 = ( 1 2 + 2 2 + ⋯ + n 2 ) + 2 a n − 2 ,得 a n − 2 = 2 1 [ 4 n 2 ( n + 1 ) 2 − 6 n ( n + 1 ) ( 2 n + 1 ) ] = 24 n ( n + 1 ) ( n − 1 ) ( 3 n + 2 ) 。所以 3 n 2 ⋅ a n − 1 a n − 2 = 24 n ( n + 1 ) ( n − 1 ) ( 3 n + 2 ) ⋅ 3 n 2 ⋅ n ( n + 1 ) 2 = 36 n 2 ( n − 1 ) ( 3 n + 2 ) ,上下同除以 n 2 ,極限為 36 3 = 12 1 。
用 n = 3 檢查:( x + 1 ) ( x + 2 ) ( x + 3 ) = x 3 + 6 x 2 + 11 x + 6 ,a 2 = 6 、a 1 = 11 ;公式給 2 3 × 4 = 6 、24 3 × 4 × 2 × 11 = 11 ,相符。
04 填充 4~6(第 6~8 題):無窮級數的和第 6 題 第 n 項的分母是 k = 1 ∑ n ( 1 + 2 + ⋯ + k ) = k = 1 ∑ n 2 k ( k + 1 ) = 2 1 [ 6 n ( n + 1 ) ( 2 n + 1 ) + 2 n ( n + 1 ) ] = 6 n ( n + 1 ) ( n + 2 ) 。所以第 n 項是 n ( n + 1 ) ( n + 2 ) 6 = 3 [ n ( n + 1 ) 1 − ( n + 1 ) ( n + 2 ) 1 ] 。前 n 項的和拆項相消:S n = 3 [ 1 × 2 1 − ( n + 1 ) ( n + 2 ) 1 ] 。n → ∞ 時 ( n + 1 ) ( n + 2 ) 1 → 0 ,所以和為 2 3 。
前三項的分母是 1 , 4 , 10 ,公式 6 n ( n + 1 ) ( n + 2 ) 給 1 , 4 , 10 ,相符。
第 7 題 第一次落下 20 公尺。之後每一次都是「彈上去再落下來」,高度依序是 20 × 5 3 = 12 、12 × 5 3 、… ,每個高度走兩趟。總路程 = 20 + 2 ( 12 + 12 × 5 3 + 12 × ( 5 3 ) 2 + ⋯ ) = 20 + 2 × 1 − 5 3 12 = 20 + 2 × 30 = 80 公尺。
第一段的 20 公尺只有落下、沒有彈上,不能乘以 2 。
第 8 題 設前 n 項的和 S n = 2 2 + 2 2 7 + 2 3 12 + ⋯ + 2 n 5 n − 3 ,則 2 1 S n = 2 2 2 + 2 3 7 + ⋯ + 2 n 5 n − 8 + 2 n + 1 5 n − 3 。兩式相減:2 1 S n = 2 2 + ( 2 2 5 + 2 3 5 + ⋯ + 2 n 5 ) − 2 n + 1 5 n − 3 。n → ∞ 時,括號內趨近 1 − 2 1 4 5 = 2 5 ,最後一項 2 n + 1 5 n − 3 → 0 ,所以 2 1 S = 1 + 2 5 = 2 7 ,S = 7 。
三種常見的無窮級數:分母是連乘的用拆項相消,來回彈跳的寫成等比級數,分子等差、分母等比的用「乘以公比後相減」。
05 填充 7、8(第 9、10 題):函數的值域與合成第 9 題 分母 x 2 + 3 x + 3 的判別式 9 − 12 < 0 ,恆為正,所以定義域是全體實數。設 y = x 2 + 3 x + 3 2 x 2 + 3 x + 8 ,去分母整理成 x 的方程式:( y − 2 ) x 2 + ( 3 y − 3 ) x + ( 3 y − 8 ) = 0 。y 在值域內,就是這個方程式有實數解 x 。y = 2 時方程式是 3 x − 2 = 0 ,有解 x = 3 2 ,所以 2 在值域內。y = 2 時是二次方程式,要判別式 ( 3 y − 3 ) 2 − 4 ( y − 2 ) ( 3 y − 8 ) ≥ 0 ,展開得 − 3 y 2 + 38 y − 55 ≥ 0 ,即 3 y 2 − 38 y + 55 ≤ 0 ,( 3 y − 5 ) ( y − 11 ) ≤ 0 ,3 5 ≤ y ≤ 11 。y = 2 也在這個範圍內,所以值域為 { y 3 5 ≤ y ≤ 11 } 。 兩個端點都取得到:y = 11 時 x = − 3 5 ,y = 3 5 時 x = 3 。
第 10 題 ( g ∘ f ) ( x ) = g ( x + 1 ) = a ( x + 1 ) − 1 = a x + a − 1 ;( f ∘ g ) ( x ) = f ( a x − 1 ) = ( a x − 1 ) + 1 = a x 。兩者對所有 x 都相等,所以 a − 1 = 0 ,a = 1 。
06 填充 9~12(第 11~14 題):函數的極限第 11 題 令 t = x + 1 ,則 x → − 2 時 t → − 1 ,原式 = t → − 1 lim t + 1 t 100 − 1 。把 t 100 − 1 看成 ( t 2 ) 50 − 1 ,分解成 ( t 2 − 1 ) ( t 98 + t 96 + ⋯ + t 2 + 1 ) = ( t + 1 ) ( t − 1 ) ( t 98 + t 96 + ⋯ + t 2 + 1 ) ,後面的括號共 50 項。約去 t + 1 後代入 t = − 1 :( − 1 − 1 ) × ( 1 + 1 + ⋯ + 1 ) = − 2 × 50 = − 100 。
第 12 題 左極限:x → 2 − lim f ( x ) = 2 − 3 = − 1 。極限存在,所以右極限 x → 2 + lim x − 2 x 2 + a x + b 也要等於 − 1 。分母趨近 0 而極限存在,分子在 x = 2 的值必須是 0 :4 + 2 a + b = 0 ,b = − 2 a − 4 。這時 x 2 + a x − 2 a − 4 = ( x − 2 ) ( x + 2 + a ) ,約分後右極限 = 2 + 2 + a = 4 + a 。令 4 + a = − 1 ,得 a = − 5 ,b = 6 。
檢查:x 2 − 5 x + 6 = ( x − 2 ) ( x − 3 ) ,x > 2 時 f ( x ) = x − 3 ,右極限是 − 1 。
第 13 題 分子分母同乘 1 + cos x :1 − cos x x sin x = 1 − cos 2 x x sin x ( 1 + cos x ) = sin 2 x x sin x ( 1 + cos x ) = sin x x ⋅ ( 1 + cos x ) 。已知 x → 0 lim x sin x = 1 ,所以 sin x x → 1 ;又 1 + cos x → 2 。極限為 1 × 2 = 2 。
第 14 題 x → 1 時分母 x 2 + 3 x − 4 = ( x − 1 ) ( x + 4 ) → 0 ,極限存在,所以 f ( 1 ) = 0 ;同理 x → 2 時分母 x 2 − 4 = ( x − 2 ) ( x + 2 ) → 0 ,所以 f ( 2 ) = 0 。f ( x ) 是三次多項式,可設 f ( x ) = ( x − 1 ) ( x − 2 ) ( p x + q ) 。第一個極限:x → 1 lim x + 4 ( x − 2 ) ( p x + q ) = 5 − ( p + q ) = − 1 ,得 p + q = 5 。第二個極限:x → 2 lim x + 2 ( x − 1 ) ( p x + q ) = 4 2 p + q = 2 ,得 2 p + q = 8 。解得 p = 3 ,q = 2 ,f ( x ) = ( x − 1 ) ( x − 2 ) ( 3 x + 2 ) 。多項式函數連續,x → 3 lim f ( x ) = f ( 3 ) = 2 × 1 × 11 = 22 。
分母趨近 0 而極限存在,分子在那一點的值一定是 0 ,也就有對應的一次因式;先把因式寫出來約掉,再代入。
07 計算題(第 15 題):兩個等差數列第 15 題 第 (1) 小題 a n = a 1 + ( n − 1 ) d 1 ,b n = b 1 + ( n − 1 ) d 2 。分子分母同除以 n :b n a n = n b 1 − d 2 + d 2 n a 1 − d 1 + d 1 。n → ∞ 時 n a 1 − d 1 → 0 、n b 1 − d 2 → 0 ,而 d 2 = 0 ,所以極限是 d 2 d 1 。已知極限為 3 ,故 d 2 d 1 = 3 。 第 (2) 小題 a 1 + a 2 + ⋯ + a n = 2 n [ 2 a 1 + ( n − 1 ) d 1 ] ,b 2 n = b 1 + ( 2 n − 1 ) d 2 。所以 n b 2 n a 1 + a 2 + ⋯ + a n = 2 [ b 1 + ( 2 n − 1 ) d 2 ] 2 a 1 + ( n − 1 ) d 1 。分子分母同除以 n := 2 [ n b 1 − d 2 + 2 d 2 ] n 2 a 1 − d 1 + d 1 ,n → ∞ 時趨近 4 d 2 d 1 = 4 3 。
首項 a 1 、b 1 是多少都不影響這兩個極限,只有公差的比留下來。第 (2) 小題的分母是 b 2 n ,n 的係數是 2 d 2 ,不是 d 2 。
等差數列的一般項是 n 的一次式、前 n 項的和是 n 的二次式;求這類分式的極限,只要比最高次項的係數。
同一次段考的其他學校 同樣是高三第一次段考,範圍相近,可以拿來限時再寫一份。
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上傳考卷 常見問題 建國中學 111 上 高三第一次段考數學的答案在哪裡? 本頁列出全部 15 題的答案;答案由御藍教育逐題重新計算。
建國中學 111 上 高三第一次段考數學哪幾題最容易錯? 多選第 2 題選項 (5) 卷面印的是兩個函數相乘,次數是五不是六,容易看成合成而選進去;同一題選項 (1) 只能得到 x 減一是因式;多選第 1 題選項 (5) 每一項都小於一,極限可以等於一;填充第 3 題要用平方和把兩兩相乘的總和算出來;填充第 5 題第一段的二十公尺只走一趟;填充第 9 題要把一百次方拆成平方的五十次方再分解。詳解逐題寫在本頁。
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題目取自建國中學 111 學年度上學期 高三第一次段考 數學甲,由御藍教育重新打字排版;答案逐題重新計算,詳解為御藍教育撰寫。