御藍教育/段考卷

北一女中 114 學年度上學期 高一第一次段考 數學:試題、答案與詳解

範圍:數與式(實數、絕對值、指數、常用對數)|多選題 2 題(20 分)、填充題 9 題(54 分)、計算證明題 3 題(26 分)

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試題

一、多選題(每題 10 分,每個選項 2 分)
1
請問下列敘述哪些正確?
  1. (1) 1.234>1.234
  2. (2) 990329​ 的小數點後第 2025 位是 2
  3. (3) 若 a8 和 a13 都是有理數,則 a 一定是有理數
  4. (4) 任兩個相異有理數間都可以找到無限多個有理數
  5. (5) 無理數在四則運算下都有封閉性
2
在數線上有給定的五點 O(0)、U(1)、A(a)、B(b)、C(52a+3b​),其中 0<a<b,且 a,b 為有理數。請問下列敘述哪些正確?
  1. (1) C 會在 D(83a+5b​) 的左邊
  2. (2) E(83a+4b​) 會落在 A 和 B 之間
  3. (3) F(813a−5b​) 會落在 A 的左邊
  4. (4) 若 P 點為 A 和 B 的內分點,且滿足 AP:PB=2:3,則 C 點即為 P 點
  5. (5) 8ab​ 的位置可以使用尺規作圖作出
二、填充題(每題 6 分)
3
若 3a2a3​​÷(a23​÷a34​)2=an,其中 a>0,則 n= ____。
4
3​+2​+11​+3​−2​−11​= ____。
5
2025+2025+2025​​​ 的整數部分為 ____。
6
若 3100 可表示為 10a,且為 b 位數,則數對 (a,b) 為 ____。(請以常用對數形式來表示 a)
7
若絕對值不等式 ∣−3x+a∣≥b 的解範圍如下圖,則數對 (a,b) 為 ____。
載入中...
8
某人測得 A 星球的質量約為 1.99×1030 公斤,B 星球的質量約為 5.97×1024 公斤,則 A 星球的質量約是 B 星球的 ____ 倍。(請表示成科學記號,並取三位有效數字)
9
某科學家在培養皿中養細菌,這種細菌的數量每過 12 小時就會增加 a 倍。他觀察在開始培養的 4 天後,細菌群有 1280 隻;開始培養的 6.5 天後,細菌群有 40960 隻。則最初培養皿內的細菌有 ____ 隻。
10
若 a=350,b=540,c=730,則 a,b,c 的大小關係為 ____。
11
​∣x−2∣−∣x+1∣​=x 的解為 ____。
三、計算證明題(共 26 分)
12
令 x=9−80​,試求 (1) x21​+x−21​ 的值。(4 分)(2) x23​+x−23​ 的值。(6 分)
13
如下圖所示,大綠想用木柵欄(粗線部分)在臨河的一片草地圍出一塊 1800 平方公尺的長方形牧場(靠河的一側不需要柵欄),以飼養羊群,請問:(1) 她至少需要準備幾公尺的木柵欄?(4 分)(2) 此時長方形牧場的長和寬分別是多少?(6 分)
載入中...
14
請利用 3​ 不是有理數,以及有理數的封閉性,來證明 6​+2​ 不是有理數。(6 分)

答案一覽

第 1 題 (2)(3)(4)

第 2 題 (1)(3)(5)

第 3 題 65​

第 4 題 −26​​

第 5 題 45

第 6 題 (log3100, 48)

第 7 題 (−6, 12)

第 8 題 3.33×105

第 9 題 5

第 10 題 a<c<b

第 11 題 x=3, 1, 31​

第 12 題 (1) 25​;(2) 345​

第 13 題 (1) 120 公尺;(2) 長 60 公尺、寬 30 公尺

第 14 題 見詳解(反證法)

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多選題:實數與數線

第 1 題答案 (2)(3)(4)。(1) 錯:左邊 1.234234⋯,右邊 1.23434⋯,第四位小數 2<3,左邊比較小。(2) 對:990329​=0.332,小數點後第 1 位是 3,從第 2 位起「3、2」輪流,偶數位是 3、奇數位是 2,第 2025 位是奇數位,所以是 2。(3) 對:a=0 時顯然有理;a=0 時 a=(a8)8(a13)5​(65−64=1),有理數相乘除還是有理數。(4) 對:p<q 之間可以一直取中點 2p+q​。(5) 錯:2​+(−2​)=0 是有理數,所以無理數對加法不封閉。
第 (3) 的關鍵是 8 和 13 互質,能湊出 13×5−8×8=1。
第 2 題答案 (1)(3)(5)。C=52a+3b​ 是把 AB 分成 AC:CB=3:2 的內分點。(1) 對:D−C=405(3a+5b)−8(2a+3b)​=40b−a​>0,C 在 D 左邊。(2) 錯:E−a=84b−5a​,當 b<45​a 時是負的,例如 a=1, b=1.1 得 E=0.925<a。(3) 對:F−a=85a−5b​<0。(4) 錯:AP:PB=2:3 的內分點是 53a+2b​,不是 C。(5) 對:有單位長 OU=1,幾何平均 xy​ 可以用半圓作出;先作 ab​,再作 ab​⋅1​、4ab​⋅1​,就得到 8ab​。
判斷分點在哪一側,最穩的做法是直接相減看正負。

填充 3~7:指數律、有理化與絕對值

第 3 題3a2⋅a23​​=a27​⋅31​=a67​;(a23​−34​)2=(a61​)2=a31​。相除:n=67​−31​=65​。
第 4 題令 u=2​+1,兩項是 3​+u1​+3​−u1​=3−u223​​。u2=3+22​,所以分母 3−u2=−22​,答案 −22​23​​=−26​​。
兩個分母只差 u 前面的正負號,直接通分比一項一項有理化快。
第 5 題2025​=45,2025+45​=2070​ 介於 45 和 46 之間。所以 2070<2025+2070​<2071,而 452=2025、462=2116,開根號後介於 45 和 46 之間,整數部分是 45。
第 6 題3100=10log3100,所以 a=log3100=100log3≈47.71。1047<3100<1048,是 48 位數。
題目要求 a 寫成常用對數形式,答案寫 log3100,不要寫近似值。
第 7 題∣−3x+a∣=∣3x−a∣≥b 的解是 x≤3a−b​ 或 x≥3a+b​。對照圖:3a−b​=−6、3a+b​=2,得 a−b=−18、a+b=6,解出 (a,b)=(−6,12)。

填充 8~11:指數成長、用 log 比大小、分段討論

第 8 題5.97×10241.99×1030​=5.971.99​×106≈0.333×106=3.33×105。
1.99÷5.97 剛好約是 31​,要記得把 0.333 調成 3.33,指數少 1。
第 9 題設最初有 N 隻,每 12 小時變成原本的 a 倍(原卷參考答案就是這個意思)。4 天=8 個 12 小時,6.5 天=13 個 12 小時:Na8=1280、Na13=40960。相除得 a5=32,a=2;N=281280​=5。
第 10 題取 log:loga=50log3≈23.86,logb=40log5≈27.96,logc=30log7≈25.35。log 越大數越大,所以 a<c<b。
第 11 題左邊是絕對值,所以 x≥0。分兩段:x≥2 時 ∣(x−2)−(x+1)∣=3=x,得 x=3;0≤x<2 時 ∣(2−x)−(x+1)∣=∣1−2x∣=x,得 1−2x=x 即 x=31​,或 2x−1=x 即 x=1,兩個都在範圍內。答案 x=3, 1, 31​。
先用「右邊等於絕對值,所以 x≥0」砍掉 x<−1 那一段,可以少算一段。

計算證明 12~14

第 12 題(1) 9−80​=9−220​=(5​−2)2,所以 x21​=5​−2,x−21​=5​−21​=5​+2,相加得 25​。(2) x+x−1=(9−80​)+(9+80​)=18。用立方和:x23​+x−23​=(x21​+x−21​)(x−1+x−1)=25​×17=345​。
x−1 就是 9+80​(兩者相乘 81−80=1),不用另外有理化。
第 13 題設垂直河岸的兩邊長 x、平行河岸的一邊長 y,則 xy=1800,柵欄長 2x+y。由算幾不等式 22x+y​≥2x⋅y​=3600​=60,所以 2x+y≥120。(1) 至少 120 公尺。(2) 等號在 2x=y 時成立,2x=y=60,所以平行河岸的長是 60 公尺、垂直河岸的寬是 30 公尺。
兩項相乘 2x⋅y=3600 是定值,等號也做得到,這兩件事都要確認。
第 14 題用反證法。假設 6​+2​=k 是有理數。兩邊平方:8+212​=8+43​=k2,所以 3​=4k2−8​。k 是有理數,有理數在四則運算下封閉,所以 4k2−8​ 是有理數,這和 3​ 不是有理數矛盾。故 6​+2​ 不是有理數。
原卷參考答案最後一句誤寫成「應為有理數」,結論應該是「不是有理數」。
計算證明題照順序寫:設、推、用到哪個性質、得到矛盾或結論,每一步都寫出理由。

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第 2 題 (2) 分點看起來像在兩點之間其實不一定、第 11 題絕對值方程式漏解、第 12 題 (2) 沒想到用立方和,以及第 14 題證明要寫出用到有理數的封閉性。詳解逐題寫在本頁。

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