御藍教育/段考卷/高二

段考詳解範圍:指數與對數、對數律與換底公式、指數函數與對數函數的圖形、指數與對數的應用

北一女中 112 上
高二第二次段考
數學試題、答案與詳解

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01 · 試題

原卷 15 題,照原卷順序

單選題 3 題(每題 6 分,共 18 分)、多重選擇題 3 題(每題 10 分,每個選項 2 分,共 30 分)、填充題第 7 題到第 12 題(每題 6 分,共 36 分)、混合題或計算題第 13 題到第 15 題題組(第 13、14 題各 5 分,第 15 題 6 分,共 16 分),合計 100 分。卷面註明本試卷可以自行判斷採用計算器為計算工具,並限定可用的機型。答案已與學校公布的答案逐題核對。

一、單選題(每題 6 分,共 18 分。)
1
已知 π 為圓周率。下列哪一個式子所得的值最大?
  1. (1) log2​3⋅log3​5⋅log5​8
  2. (2) 9log9​4
  3. (3) 3+log3​π
  4. (4) log31​​(π1​)4
  5. (5) log2​(41​+5)+log2​(41​−5)
2
已知 a、b 為實數,且滿足 5a=7b,試選出正確的選項。
  1. (1) ab​<−1
  2. (2) −1<ab​<0
  3. (3) 0<ab​<1
  4. (4) 1<ab​<2
  5. (5) ab​>2
3
函數 y=alog(x+b) 的函數圖形如下,試問下列何者正確?
  1. (1) a>0 且 −2<b<−1
  2. (2) a<0 且 b<0
  3. (3) a<0 且 0<b<1
  4. (4) a<0 且 1<b<2
  5. (5) a<0 且 b>2
載入中...
二、多重選擇題(每題 10 分,每個選項 2 分,共 30 分,未作答不計分。)
4
下列敘述何者正確?
  1. (1) y=ax 的函數圖形和 y=loga​x 的函數圖形互相對稱於直線 y=x
  2. (2) y=ax 的函數圖形和 y=loga​x 的函數圖形有可能在 a>1 時沒有交點
  3. (3) y=ax 的函數圖形和 y=loga​x 的函數圖形有可能在 a>1 時恰一個交點
  4. (4) y=ax 的函數圖形和 y=loga​x 的函數圖形有可能在 0<a<1 時恰兩個交點
  5. (5) y=ax 的函數圖形和 y=loga​x 的函數圖形有可能在 0<a<1 時恰三個交點
5
設 31​<b<1<a<2。試選出下列正確的選項。
  1. (1) 25​>a5​
  2. (2) b−5​>(31​)−5​
  3. (3) log31​​5​>logb​5​
  4. (4) log2​5​>loga​5​
  5. (5) (31​)5​>log31​​5​
6
已知正實數 a、b 恆滿足 b=a2,P(loga,logb) 為坐標平面上的點。試選出下列正確的選項。
  1. (1) P 點有可能是 (0,0)
  2. (2) P 點有可能是 (10​,210​)
  3. (3) P 點有可能在第四象限
  4. (4) 所有可能的 P 點形成一直線
  5. (5) P 點的 x 坐標、y 坐標有可能同時為正整數
三、填充題(每題 6 分,共 36 分)
7
試計算 log2​(1+3​)−log2​8+48​​= ____。
8
若 log(x−1)​(4−x) 有意義,則實數 x 的範圍為 ____。
9
若 a=log63、b=log21,則 log7= ____。(利用 a、b 表示)
10
若 e 為尤拉常數,且 a=22e+23e​、b=22e,則 a ____ b。(填入 >、< 或 =) 若 c=2log2​10+log2​20​、d=log2​15,則 c ____ d。(填入 >、< 或 =)
11
若將 y=log2​x 的函數圖形,經過向 ____(上、下、左、右選擇填一個)平移 ____ 單位,會得到 y=log2​(4x) 的函數圖形。
12
小綠在 17 歲生日當天將 100 萬存入銀行,銀行提供兩種利率方案: 方案 A:一次存入本金,利息按年單利計算,年利率 2.5%。 方案 B:一次存入本金,利息每半年複利計算一次,半年利率 1.2%。 若小綠預計在 27 歲生日隔天將這筆儲蓄提領出來,則 (1) 採用方案 A 領出的金額為 ____ 元。(四捨五入取到整數位數) (2) 採用方案 B 領出的金額為 ____ 元。(四捨五入取到整數位數)
四、混合題或計算題(共 16 分)
題組第 13~15 題(第 13~15 題) 在生物界中,若某個生物種群在一個有限的環境裡繁衍,種群數量初期近似指數增長,但隨著種群在該環境裡的密度增高,對有限資源的種內競爭也會增加,導致種群增長率不斷下降,種群數量漸漸達到該環境所能容納的最大值,稱為「種群承載力」,而這種增長動態稱為「邏輯斯諦增長(Logistic Growth)」,其增長曲線如圖所示。當種群數量達到「種群承載力」的一半時,增長率達到最高峰,之後增長率就會不斷下滑,科學家把曲線上的這個點稱為「轉折點」。 已知 A 菌在生態實驗池裡的邏輯斯諦函數為 y=f(x)=L⋅1+e3−0.2x1​ 其中,常數 L 為種群承載力(單位:億隻),e 為尤拉常數,y 為放入 A 菌 x 小時後該菌的種群數量。試回答下列問題:
13
圖中「轉折點」的 x 坐標應為 ____。(填充題,5 分)
載入中...
14
若最初放入的 A 菌數量為 L⋅r%(單位:億隻),試利用計算機計算出 r 的整數部分數值。(填充題,5 分)
15
試利用計算機找出哪個整數 x 會使 A 菌數量最接近種群承載力的 9 成。 (計算題,需寫出完整過程依照內容斟酌給扣分,6 分)
02 · 答案

答案一覽,先對再看詳解

第 1 題(4)
第 2 題(3)
第 3 題(4)
第 4 題(1)(2)(3)(5)
第 5 題(1)(3)(5)
第 6 題(1)(2)(4)(5)
第 7 題−21​
第 8 題1<x<4 且 x=2
第 9 題2b−a
第 10 題a>b;c<d
第 11 題向上平移 2 單位
第 12 題(1) 1250000;(2) 1269434
第 13 題15
第 14 題4
第 15 題x=26
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單選題(第 1~3 題):對數比大小、取對數求比值、由圖形判斷係數

第 1 題

答案 (4)。逐一化簡:

(1) 換底公式:log2​3⋅log3​5⋅log5​8=log2log3​⋅log3log5​⋅log5log8​=log2log8​=3。

(2) 9log9​4=4。

(3) 3+log3​π。因為 π>3,log3​π>1,所以這個值大於 4。

(4) log31​​(π1​)4=log31​​π−4=−log3−4logπ​=4log3​π。

(5) 對數律:log2​[(41​+5)(41​−5)]=log2​(41−25)=log2​16=4。

最後比 (3) 與 (4):4log3​π−(3+log3​π)=3(log3​π−1)>0,所以 (4) 最大。

用計算機:log3​π≈1.042,(3) 約 4.042,(4) 約 4.168。
第 2 題

答案 (3)。題目要討論 ab​,所以 a=0。兩邊取常用對數:

alog5=blog7 ⟹ ab​=log7log5​

因為 1<5<7,所以 0<log5<log7,得 0<ab​<1。

用計算機:log7log5​≈0.827。也可以這樣想:5a=7b 且 a=0 時,a、b 同號,而底數較大的 7 只要較小的指數就能得到同一個值,所以 ∣b∣<∣a∣。
第 3 題

答案 (4)。

先看 a 的正負:圖形由左上往右下,函數遞減。y=log(x+b) 是把 y=logx 左右平移,仍然遞增;乘上 a 之後變成遞減,所以 a<0。

再看 b:圖形與 x 軸的交點滿足 alog(x+b)=0,即 x+b=1,x=1−b。由圖,這個交點在 −1 與 0 之間:

−1<1−b<0 ⟹ 1<b<2

所以選 (4)。

也可以看漸近線:定義域是 x>−b,圖形在左邊往上衝的位置大約在 x=−1.5,所以 −b 介於 −2 與 −1 之間,同樣得 1<b<2。

02多重選擇題(第 4~6 題):指數與對數圖形的交點、大小比較、對數坐標點

第 4 題

答案 (1)(2)(3)(5)。這裡 a>0 且 a=1。

(1) 正確。 y=ax 與 y=loga​x 互為反函數,圖形對稱於直線 y=x。

先整理一個事實:若點 (p,q) 同時在兩個圖形上,由對稱性,點 (q,p) 也同時在兩個圖形上。

(2) 正確。 取 a=2。a>1 時兩個函數都遞增:若交點 (p,q) 有 p<q,則 q=2p<2q=p,矛盾;p>q 也一樣矛盾,所以交點一定在直線 y=x 上,也就是 2x=x 的解。而 2x>x 對所有實數都成立(x≤0 時左邊正、右邊不正;0<x≤1 時 2x>1≥x;x>1 時取正整數 n 使 n≤x<n+1,則 2x≥2n≥n+1>x),所以沒有交點。

(3) 正確。 同 (2),a>1 時交點就是 ax=x 的解。a=2​ 時 x=2、x=4 都是解(2​2=2、2​4=4),有兩個交點;a=2 時沒有交點。a 從 2​ 慢慢增大到 2,曲線 y=ax 在 x>0 的部分慢慢往上抬,與直線 y=x 的兩個交點互相靠近,在恰好相切的那一刻合成一點,這時恰一個交點。這是從圖形連續變化看出來的,考試時這樣判斷就可以。

(4) 錯誤。 0<a<1 時,y=ax 遞減、y=x 遞增,兩者在直線 y=x 上恰交一點(x=0 時 a0=1>0,x=1 時 a1<1,中間交一次)。不在直線 y=x 上的交點,由上面的事實一定成對出現((p,q) 與 (q,p))。所以交點個數是 1 加上一個偶數,一定是奇數,不可能恰兩個。

(5) 正確。 取 a=161​。(161​)21​=41​、(161​)41​=21​,所以點 (21​,41​) 與 (41​,21​) 都在 y=(161​)x 上;由對稱性它們也都在 y=log161​​x 上。再加上直線 y=x 上的那一個交點,由圖形可看出只有這三個:兩條曲線都遞減,在直線 y=x 上只交一點;不在 y=x 上的交點以 (p,q)、(q,p) 成對出現,圖上只看得到這一對,所以恰有三個交點。

(3) 補充(不必會,需微分):相切時 a=ee1​≈1.4447,切點是 (e,e);這個值要用到高三的微分才算得出來。 (5) 直線 y=x 上的交點約在 x≈0.364。底數小於 1 且很小時才會出現三個交點;底數接近 1 時只有一個。
第 5 題

答案 (1)(3)(5)。

(1) 正確。 兩邊取常用對數比較:5​log2 與 5​loga。因為 a<2,loga<log2,所以 5​log2>5​loga,即 25​>a5​。

(2) 錯誤。 b−5​=(b1​)5​,(31​)−5​=35​。由 31​<b<1 得 1<b1​<3,同 (1) 的道理 (b1​)5​<35​,所以 b−5​<(31​)−5​。

(3) 正確。 換底:log31​​5​=log31​log5​​=−log3log5​​,logb​5​=logblog5​​=−−logblog5​​。由 31​<b<1 得 0<−logb<log3,所以 −logblog5​​>log3log5​​,加負號後不等號反向:logb​5​<log31​​5​。

(4) 錯誤。 log2​5​=log2log5​​,loga​5​=logalog5​​。由 1<a<2 得 0<loga<log2,分母越小值越大,所以 loga​5​>log2​5​。

(5) 正確。 左邊 (31​)5​>0;右邊底數 31​<1、真數 5​>1,所以 log31​​5​<0。正數大於負數。

(3) 的直覺:底數小於 1 時,底數越接近 1,同一個真數的對數絕對值越大。例如 b=21​ 時 log21​​5​≈−1.16,而 log31​​5​≈−0.73。
第 6 題

答案 (1)(2)(4)(5)。令 t=loga,t 可以是任意實數(a=10t)。由 b=a2,logb=2loga=2t,所以 P=(t,2t)。

(1) 正確。 a=1、b=1 時 P=(0,0)。

(2) 正確。 t=10​,即 a=1010​、b=10210​ 時 P=(10​,210​)。

(3) 錯誤。 第四象限要 x>0、y<0,但 y=2t 與 x=t 同號,不可能。

(4) 正確。 所有的 P 都在直線 y=2x 上,而且 t 可以是任意實數,所以 P 點就是整條直線 y=2x。

(5) 正確。 a=10、b=100 時 P=(1,2),兩個坐標都是正整數。

比較對數大小時,先用換底公式把它們寫成同一個量的倍數或倒數,再注意底數小於 1 時正負與不等號的方向。

03填充題(第 7~10 題):對數律、對數有意義的條件、比大小

第 7 題

先化簡雙重根號:48​=43​,

8+43​=6+2+212​=(6​+2​)2

所以 8+48​​=6​+2​=2​(3​+1)。代入:

log2​(1+3​)−log2​[2​(1+3​)]=log2​2​(1+3​)1+3​​=log2​2​1​=−21​

第 8 題

對數 log(x−1)​(4−x) 有意義要同時滿足:

底數 x−1>0 且 x−1=1,即 x>1 且 x=2;

真數 4−x>0,即 x<4。

所以 1<x<4 且 x=2。

容易漏掉「底數不能等於 1」,也就是 x=2。
第 9 題

63=32×7、21=3×7,所以

a=2log3+log7,b=log3+log7

由第二式 log3=b−log7,代入第一式:a=2b−2log7+log7=2b−log7,所以 log7=2b−a。

代回檢查:2b−a=2log21−log63=log63212​=log63441​=log7。
第 10 題

第一格:2e 與 23e 都是正數,由算幾不等式

a=22e+23e​≥2e⋅23e​=24e​=22e=b

等號只在 2e=23e 時成立,但 e=3e,所以等號不成立,a>b。

第二格:由對數律

c=2log2​(10×20)​=21​log2​200=log2​200​

200​<225​=15,而 y=log2​x 是遞增函數,所以 c<d。

用計算機:c≈3.822,d≈3.907。

04填充題(第 11、12 題):對數圖形的平移、單利與複利

第 11 題由對數律,log2​(4x)=log2​4+log2​x=2+log2​x。所以 y=log2​(4x) 的圖形,就是把 y=log2​x 的每一點的 y 坐標加 2,也就是向上平移 2 單位。
題目限定只能往一個方向平移;log2​(4x) 不是把 x 換成 x 加減一個數,所以不能用左右平移得到。
第 12 題

從 17 歲生日到 27 歲生日共 10 年。27 歲生日隔天提領,多出的一天不滿一期(方案 A 一年、方案 B 半年),不另計利息,所以方案 A 算 10 年、方案 B 算 20 期。

(1) 單利:每年的利息都是本金的 2.5%,10 年後領出

1000000×(1+0.025×10)=1000000×1.25=1250000 元

(2) 每半年複利一次,10 年共複利 20 次,每次乘 1.012:

1000000×1.01220≈1000000×1.2694344≈1269434 元

1.01220 可用計算機連乘求得,約為 1.26943436;四捨五入到整數得 1269434 元。
單利是本金乘上利率再乘期數;複利是每期乘上同一個倍數,期數要依「多久複利一次」來數。

05題組(第 13~15 題):邏輯斯諦增長

第 13 題

轉折點是數量達到承載力一半的點,也就是 f(x)=21​L:

L⋅1+e3−0.2x1​=21​L ⟹ 1+e3−0.2x=2 ⟹ e3−0.2x=1=e0

所以 3−0.2x=0,x=15。

第 14 題

最初放入的數量就是 x=0 時的 y:

f(0)=L⋅1+e31​

令它等於 L⋅r%=L⋅100r​,得 r=1+e3100​。用計算機,e3≈20.0855,所以

r≈21.0855100​≈4.74

r 的整數部分是 4。

第 15 題

先求數量恰好是承載力的 9 成時的 x:

L⋅1+e3−0.2x1​=0.9L ⟹ 1+e3−0.2x=910​ ⟹ e3−0.2x=91​ ⟹ e0.2x−3=9

兩邊取常用對數:(0.2x−3)loge=log9,

0.2x−3=logelog9​≈0.43430.9542​≈2.1972 ⟹ x≈0.25.1972​≈25.99

f 隨 x 增加而增加,所以最接近的整數只可能是 25 或 26。用計算機比較:

f(25)=1+e−2L​≈0.8808L,f(26)=1+e−2.2L​≈0.9002L

f(26) 與 0.9L 只差約 0.0002L,f(25) 差約 0.0192L,所以 x=26 時 A 菌數量最接近種群承載力的 9 成。

x 越大,e3−0.2x 越小,f(x) 越大,所以 f 是遞增函數;x=27 時 f(27)≈0.9168L,離 0.9L 更遠。
模型題先把「達到幾成」寫成方程式,把指數部分單獨移到一邊,再取對數解出時間;問整數時把兩側的整數都代回去比較。

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本頁列出全部 15 題的答案;答案由御藍教育逐題重新計算。

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第 4 題要想清楚底數小於一時交點個數一定是奇數,所以不可能恰兩個;第 5 題選項三要比較兩個底數都小於一的對數,底數越接近一,絕對值越大;第 8 題底數除了大於零,還不能等於一;第 12 題方案 B 是每半年複利一次,十年共複利二十次。詳解逐題寫在本頁。

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題目取自北一女中 112 學年度上學期 高二第二次段考 數學B,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。

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