御藍教育/段考卷/高三

段考詳解範圍:隨機變數與二項分布、線性規劃(離散型隨機變數的期望值、變異數與標準差、二項分布、二項分布的合理性檢定、二元一次聯立不等式與線性規劃)

北一女中 114 上
高三第一次段考
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 4 題(20 分)、多選題 4 題(40 分)、填充題 4 題共 5 格(25 分)、混合題 1 題組 3 小題(15 分)

一、單選題(共 20 分)|說明:第 1 題至第 4 題,每題 5 分。每題有 5 個選項,其中只有一個是正確或最適當的選項。各題答對者,得該題的分數;答錯、未作答或作答多於一個選項者,該題以零分計算。
1
有一枚不均勻的硬幣,其出現正面的機率為 p,若已知重複丟此硬幣 300 次,出現正面次數的期望值為 75 次,則出現正面次數的標準差為下列哪一個選項?
  1. (1) 7 次
  2. (2) 215​ 次
  3. (3) 15 次
  4. (4) 20 次
  5. (5) 4225​ 次
2
已知箱中裝有編號 2,4,6,8 的球分別有 1,2,3,4 顆,今從箱中任取一球,且每一球被取到的機會均等。若隨機變數 X 表示所抽出球的號碼,則 X 的變異數 Var(X) 為下列哪一個選項?
  1. (1) 1
  2. (2) 2
  3. (3) 3
  4. (4) 4
  5. (5) 5
3
已知實數 x,y 滿足聯立不等式 ⎩⎨⎧​x≥0y≥03x−y≥−12x+y≤6​,若 2x−3y 的最大值為 M,最小值為 m,則 M+m 之值為下列哪一個選項?
  1. (1) −4
  2. (2) −2
  3. (3) 2
  4. (4) 4
  5. (5) 8
4
摸彩箱中有價值 100 元的紅包 5 個,500 元的紅包 4 個,1000 元的紅包 1 個,今從箱中任取兩個紅包,且每一個紅包被取到的機會均等,則所得金額的期望值為下列哪一個選項?
  1. (1) 300
  2. (2) 350
  3. (3) 500
  4. (4) 650
  5. (5) 700
二、多選題(共 40 分)|說明:第 5 題至第 8 題,每題 10 分。每題有 5 個選項,其中至少有一個是正確的選項。每個選項 2 分獨立計分,所有選項均未作答者,該題得 0 分。
5
小綠宣稱其射箭命中紅心的機率是 0.5,小園想要檢定小綠命中紅心的機率 p,設定步驟如下:① 假設「小綠命中紅心的機率 p=0.5」 ② 確立檢定統計量為「射箭 15 次的命中紅心次數」 ③ 設定顯著水準為 α=0.05。令隨機變數 X 表示小綠命中紅心的次數,且已知隨機變數 X∼B(15,0.5) 的機率分布表如下(表中的機率值皆為四捨五入至小數點後第 5 位之近似值),請選出正確的選項。 kP(X=k)kP(X=k)​00.0000380.19638​10.0004690.15274​20.00320100.09164​30.01389110.04166​40.04166120.01389​50.09164130.00320​60.15274140.00046​70.19638150.00003​​
  1. (1) 在 p=0.5 的假設之下,P(X=3)=C315​(0.5)3(0.5)12。
  2. (2) 若試驗的結果為小綠命中 4 次,則小園會傾向拒絕小綠的宣稱。
  3. (3) 若試驗的結果為小綠命中 12 次,則小園會傾向拒絕小綠的宣稱。
  4. (4) 若將顯著水準 α 改為 0.1,則拒絕域不變。
  5. (5) 若將步驟①中欲檢定的假設改為 p≥0.5,顯著水準 α=0.1,則拒絕域為 {X≥11}。
6
甲箱中有編號 1,2,3,4,5 的球各一顆,乙箱中有編號 6,7,8,9,10 的球各一顆,每顆球被取到的機會均等。今從甲、乙兩箱中各取出一球,計算兩球的號碼和後再將球放回箱中,共取球 5 次。每次取球若號碼和為奇數可得獎金 200 元,若號碼和為偶數可得獎金 100 元,令隨機變數 X 表示 5 次取球中號碼和為奇數的次數,隨機變數 Y 表示 5 次取球所得的獎金總額,請選出正確的選項。
  1. (1) X∼B(5,2512​)
  2. (2) Y=100X+200
  3. (3) E(Y)=760
  4. (4) Var(X)=125156​
  5. (5) Var(Y)=5624​
7
甲、乙兩人一起在某餐廳打工,餐廳規定員工可以在一週七天當中任選三天休假,設甲、乙兩人選擇任一天休假的機率均等且兩人的選擇互相獨立,令隨機變數 X 表示兩人一週當中同時休假的天數,請選出正確的選項。
  1. (1) P(X=0)=351​
  2. (2) P(X=1)=3518​
  3. (3) E(X)=79​
  4. (4) E(X2)=2
  5. (5) σ(X)=726​​
8
袋中有 2 顆白球、3 顆紅球,考慮以下三種隨機試驗:① 一次取一球,取後不放回,連取三次,令隨機變數 X 表示取到紅球的顆數 ② 一次取一球,取後放回,連取三次,令隨機變數 Y 表示取到紅球的顆數 ③ 一次取三球,令隨機變數 Z 表示取到紅球的顆數。請選出正確的選項。
  1. (1) X∼B(3,53​)
  2. (2) P(X=1)=P(Z=1)
  3. (3) E(X)=E(Y)
  4. (4) Var(X)=Var(Z)
  5. (5) Var(Y)<Var(Z)
三、填充題(共 25 分)|說明:第 9 題至第 12 題,每格 5 分,每格須全對才給分。答案若為分數請化為最簡分數,根式請化為最簡根式,否則不予計分。
9
已知阿北的投籃命中率為 32​,若阿北連續投籃 4 次,每次進球與否皆為獨立事件,令隨機變數 X 為投進的球數,試求:(1) P(X>2)= ____ (2) 若事件 X=k 發生的機率最大,則 k= ____
10
袋中有編號 1 號到 5 號的球各一顆,今從袋中一次取出三球,令隨機變數 X 表示三球號碼的中位數,則 X 的期望值 E(X)= ____。
11
設隨機變數 X 滿足 Var(X)=31​E(X),且 E(X2)=310​,試求 X 的標準差 σ(X)= ____。
12
設 x,y 皆為整數且滿足聯立不等式 ⎩⎨⎧​x≥0y≥05x+4y≤20x+2y≤6​,今從該聯立不等式的區域中任取一點 P(x,y),令隨機變數 K 表示 x+2y 的取值,則 K 的期望值 E(K)= ____。
四、混合題(共 15 分)|說明:本部分共有 1 題組,單選題每題 3 分,非選擇題配分標於題末。非選擇題請以黑色墨水的筆在答題卷上依題號由左而右橫式書寫,作答時必須寫出計算過程或理由,否則將酌予扣分。
13-15 題為題組(第 13~15 題) 為了籌措社團成發所需的費用,小綠計畫在北一市集上販售紀念 T 恤與紀念背包兩種商品來募款,這兩種商品所需的材料費、製作費、設計費與售價如下表所示。因資金有限,小綠希望材料費不超過 2400 元,製作費不超過 3600 元,設計費不超過 3000 元。若小綠訂製紀念 T 恤 x 件,紀念背包 y 件,且假設小綠所訂製的 T 恤與背包全部都可以售完,試回答下列問題。 紀念 T 恤紀念背包​材料費(元/件)8090​製作費(元/件)60180​設計費(元/件)12060​售價(元/件)400450​​
13
小綠將所訂製的兩種商品全部售出後,所得的利潤可以用下列哪一個選項來表示?(單選題,3 分)
  1. (1) 80x+90y
  2. (2) 60x+180y
  3. (3) 120x+60y
  4. (4) 400x+450y
  5. (5) 140x+120y
14
請根據題目之條件限制,寫出 x,y 所滿足的聯立不等式。(非選擇題,4 分)
15
請在答題卷上畫出可行解區域(以斜線表示該區域),標出該斜線區域的所有頂點坐標,並求出小綠應訂製 T 恤與背包各幾件才能使利潤有最大值,以及此時的利潤為多少元。(非選擇題,8 分)
02 · 答案

答案一覽,先對再看詳解

第 1 題(2)
第 2 題(4)
第 3 題(1)
第 4 題(5)
第 5 題(1)(3)(4)
第 6 題(3)(4)
第 7 題(2)(3)(5)
第 8 題(2)(3)(4)
第 9 題(1) 2716​ (2) 3
第 10 題3
第 11 題35​​
第 12 題1345​
第 13 題(5)
第 14 題⎩⎨⎧​8x+9y≤240x+3y≤602x+y≤50x≥0, y≥0​(x,y 為整數)
第 15 題頂點 (0,0)、(25,0)、(21,8)、(12,16)、(0,20);T 恤 21 件、背包 8 件時利潤最大,為 3900 元
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 1~4 題):二項分布的標準差、變異數、頂點法、期望值

第 1 題答案 (2)。正面次數 X∼B(300,p),期望值 E(X)=300p=75,得 p=41​。變異數 Var(X)=300×41​×43​=4225​,標準差 σ(X)=4225​​=215​(次)。
選項 (5) 的 4225​ 是變異數,題目問的是標準差,要再開根號。
第 2 題答案 (4)。共 10 顆球,P(X=2)=101​、P(X=4)=102​、P(X=6)=103​、P(X=8)=104​。E(X)=102×1+4×2+6×3+8×4​=1060​=6,E(X2)=104×1+16×2+36×3+64×4​=10400​=40。所以 Var(X)=E(X2)−(E(X))2=40−36=4。
也可以直接用定義:各號碼與 6 的差是 −4,−2,0,2,Var(X)=1016×1+4×2+0×3+4×4​=4。
第 3 題答案 (1)。可行解區域是四邊形,頂點為 (0,0)、(3,0)、(1,4)、(0,1):其中 (3,0) 是 2x+y=6 與 x 軸的交點,(0,1) 是 3x−y=−1 與 y 軸的交點,(1,4) 由 3x−y=−1 與 2x+y=6 相加得 5x=5 求出。把頂點代入 2x−3y:依序為 0、6、−10、−3。所以 M=6、m=−10,M+m=−4。
3x−y≥−1 即 y≤3x+1,區域在直線 y=3x+1 的下方;代原點 (0,0) 檢查:0≥−1 成立,原點在區域內。
第 4 題答案 (5)。10 個紅包任取 2 個,共 C210​=45 種。金額與取法數:200 元(兩個 100)C25​=10 種;600 元(100 與 500)5×4=20 種;1100 元(100 與 1000)5 種;1000 元(兩個 500)C24​=6 種;1500 元(500 與 1000)4 種。期望值 =45200×10+600×20+1100×5+1000×6+1500×4​=4531500​=700(元)。
檢查:取一個紅包的期望值是 10100×5+500×4+1000×1​=350 元,取兩個剛好是它的 2 倍。

02多選第 5 題:二項分布的合理性檢定

第 5 題答案 (1)(3)(4)。(1) 對:X∼B(15,0.5),命中 3 次、沒中 12 次,P(X=3)=C315​(0.5)3(0.5)12。假設是 p=0.5,命中次數太少或太多都不合理,拒絕域取在兩端,兩端的機率和不超過 α。由表,P(X≤3)=0.00003+0.00046+0.00320+0.01389=0.01758,由對稱 P(X≥12)=0.01758,兩端合計 0.03516≤0.05;若再放進 X=4 與 X=11,合計變成 0.03516+2×0.04166=0.11848>0.05。所以拒絕域是 {X≤3 或 X≥12}。(2) 錯:4 不在拒絕域內,不拒絕。(3) 對:12 在拒絕域內。(4) 對:α=0.1 時,{X≤3 或 X≥12} 的機率 0.03516≤0.1,但擴大到 {X≤4 或 X≥11} 的機率 0.11848>0.1,所以拒絕域仍然不變。(5) 錯:假設改為 p≥0.5 時,只有命中次數太少才會讓人懷疑這個假設,拒絕域在左端;P(X≤4)=0.01758+0.04166=0.05924≤0.1,P(X≤5)=0.05924+0.09164=0.15088>0.1,所以拒絕域是 {X≤4},不是 {X≥11}。
拒絕域在哪一端要看假設的方向:假設 p=0.5 看兩端,假設 p≥0.5 只看次數偏少的那一端。命中 11 次以上反而支持 p≥0.5。

03多選第 6~8 題:二項分布與變換、同時休假天數、放回與不放回

第 6 題答案 (3)(4)。號碼和為奇數要一奇一偶。甲箱奇數 3 顆、偶數 2 顆,乙箱奇數 2 顆(7,9)、偶數 3 顆(6,8,10),所以每次和為奇數的機率是 253×3+2×2​=2513​。每次取完放回,各次獨立,X∼B(5,2513​),(1) 錯。奇數 X 次、偶數 5−X 次,Y=200X+100(5−X)=100X+500,(2) 錯。E(X)=5×2513​=513​,E(Y)=100×513​+500=760,(3) 對。Var(X)=5×2513​×2512​=125156​,(4) 對。Var(Y)=1002Var(X)=10000×125156​=12480,(5) 錯。
(5) 的 5624​=124.8 是只乘 100 的結果;Y=aX+b 時變異數要乘 a2,加上的常數 b 不影響變異數。
第 7 題答案 (2)(3)(5)。先固定甲休假的 3 天,乙從 7 天任選 3 天,共 C37​=35 種,機會均等。乙選的 3 天中有 k 天落在甲的休假日、3−k 天落在其餘 4 天:P(X=k)=35Ck3​C3−k4​​。得 P(X=0)=354​、P(X=1)=353×6​=3518​、P(X=2)=353×4​=3512​、P(X=3)=351​,(1) 錯、(2) 對。E(X)=350×4+1×18+2×12+3×1​=3545​=79​,(3) 對。E(X2)=351×18+4×12+9×1​=3575​=715​,(4) 錯。Var(X)=715​−4981​=4924​,σ(X)=726​​,(5) 對。
四個機率加起來 354+18+12+1​=1,可以用來檢查分布表。(1) 的 351​ 是 P(X=3)。
第 8 題答案 (2)(3)(4)。① 不放回連取三次與 ③ 一次取三球,取到的三顆球是同一回事,所以 X 與 Z 的機率分布相同:5 顆取 3 顆共 C35​=10 種,P(Z=1)=10C13​C22​​=103​、P(Z=2)=10C23​C12​​=106​、P(Z=3)=101​(白球只有 2 顆,不可能 0 顆紅球)。(1) 錯:不放回時各次不獨立,X 不是二項分布。(2)、(4) 對:X 與 Z 分布相同。E(X)=101×3+2×6+3×1​=59​;② 放回時 Y∼B(3,53​),E(Y)=3×53​=59​,(3) 對。E(Z2)=101×3+4×6+9×1​=518​,Var(Z)=518​−2581​=259​;Var(Y)=3×53​×52​=2518​。2518​>259​,(5) 錯。
放回與不放回的期望值相同,但不放回的變異數比較小:不放回時不可能取到 0 顆紅球,結果比較集中。
先分清楚是不是二項分布(各次獨立、成功機率相同);不是的話就老實列出機率分布表,再算 E(X)、E(X2) 與 Var(X)=E(X2)−(E(X))2。

04填充題(第 9~12 題):二項分布的機率、中位數、反求標準差、格子點

第 9 題X∼B(4,32​),P(X=k)=Ck4​(32​)k(31​)4−k。逐一算出:P(X=0)=811​、P(X=1)=818​、P(X=2)=8124​、P(X=3)=8132​、P(X=4)=8116​。(1) P(X>2)=P(X=3)+P(X=4)=8148​=2716​。(2) 五個機率中 8132​ 最大,所以 k=3。
X>2 不含 X=2。期望值 4×32​=38​ 不是整數,機率最大的次數要把各個機率列出來比。
第 10 題5 顆取 3 顆共 C35​=10 種。中位數是 m 表示另外兩顆一顆比 m 小、一顆比 m 大:X=2 有 1×3=3 種,X=3 有 2×2=4 種,X=4 有 3×1=3 種。E(X)=102×3+3×4+4×3​=1030​=3。
X 的分布對稱於 3(P(X=2)=P(X=4)),期望值就是 3。
第 11 題設 E(X)=μ。由 Var(X)=E(X2)−μ2 得 31​μ=310​−μ2,即 3μ2+μ−10=0,(3μ−5)(μ+2)=0,μ=35​ 或 μ=−2。變異數不能是負的,μ=−2 時 Var(X)=−32​<0 不合,所以 μ=35​,Var(X)=95​,σ(X)=35​​。
解出兩個 μ 之後要用「變異數不小於 0」篩掉一個。
第 12 題把區域內的格子點依 y 值列出。y=0:5x≤20 且 x≤6,x=0,1,2,3,4,共 5 點,x+2y 的值為 0,1,2,3,4,和 10。y=1:5x≤16 且 x≤4,x=0,1,2,3,共 4 點,值為 2,3,4,5,和 14。y=2:5x≤12 且 x≤2,x=0,1,2,共 3 點,值為 4,5,6,和 15。y=3:5x≤8 且 x≤0,只有 x=0,1 點,值為 6。y≥4 時 x+2y≥8>6,沒有點。共 5+4+3+1=13 個點,每點機會均等,E(K)=1310+14+15+6​=1345​。
每一列都要兩個不等式同時檢查:y=1 時 x=4 滿足 x+2y≤6,但 5x+4y=24>20,不在區域內。

05混合題(第 13~15 題):線性規劃求最大利潤

第 13 題答案 (5)。利潤是售價扣掉三項費用。每件 T 恤的利潤 =400−80−60−120=140 元,每件背包的利潤 =450−90−180−60=120 元,所以利潤為 140x+120y。
選項 (4) 的 400x+450y 是總收入,還沒扣成本。
第 14 題材料費 80x+90y≤2400,同除以 10 得 8x+9y≤240;製作費 60x+180y≤3600,同除以 60 得 x+3y≤60;設計費 120x+60y≤3000,同除以 60 得 2x+y≤50;件數不能是負的,x≥0、y≥0,且 x,y 為整數。聯立不等式為 ⎩⎨⎧​8x+9y≤240x+3y≤602x+y≤50x≥0, y≥0​。
「不超過」是 ≤。原卷參考答案註明:不等式沒有約分不扣分。
第 15 題設 L1​:8x+9y=240、L2​:x+3y=60、L3​:2x+y=50。求頂點:L3​ 與 x 軸交於 A(25,0);L3​ 與 L1​:把 y=50−2x 代入得 8x+450−18x=240,x=21、y=8,得 B(21,8)(代入 L2​ 的限制:21+24=45≤60,成立);L1​ 與 L2​:把 x=60−3y 代入得 480−24y+9y=240,y=16、x=12,得 C(12,16)(2×12+16=40≤50,成立);L2​ 與 y 軸交於 D(0,20)。可行解區域是五邊形 OABCD(如圖)。把頂點代入利潤 140x+120y:O(0,0) 得 0;A(25,0) 得 3500;B(21,8) 得 2940+960=3900;C(12,16) 得 1680+1920=3600;D(0,20) 得 2400。最大值在 B:訂製 T 恤 21 件、背包 8 件時,利潤最大,為 3900 元。
載入中...
三條直線兩兩的交點不一定都是頂點,例如 L2​ 與 L3​ 交於 (18,14),但 8×18+9×14=270>240,不在區域內。另外件數要是整數,這裡取到最大值的頂點 (21,8) 本身就是整數點,可以直接用。
線性規劃三步:由情境列出限制式與目標函數、畫可行解區域求出所有頂點、把頂點逐一代入目標函數比較。

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北一女中 114 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。

北一女中 114 上 高三第一次段考數學哪幾題最容易錯?

第 5 題要先由機率表加出兩端的機率、定出拒絕域,選項 (4)(5) 還要換顯著水準與假設方向各重判一次;第 6 題號碼和為奇數的機率是二十五分之十三,獎金總額的變異數要乘一百的平方;第 8 題不放回取球不是二項分布,變異數比放回時小;第 12 題要把區域內十三個整數點逐列數出來。詳解逐題寫在本頁。

我們學校的段考卷也可以做詳解嗎?

可以。考完把題目頁拍照或掃描,從本頁「上傳考卷」傳給我們,收到後會盡快做好放上來,一樣免費。

這份段考卷可以下載列印嗎?

可以,免註冊。PDF 是 A4 考卷格式,填充與計算題留了作答空間,最後幾頁是答案與逐題詳解。

題目取自北一女中 114 學年度上學期 高三第一次段考 數學乙,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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