御藍教育/段考卷/高二

段考詳解範圍:指數與對數函數(指數函數的圖形、對數與對數律、對數函數的圖形、指數與對數的應用)

溪湖高中 113 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 20 題,照原卷順序

單選題 5 題(共 30 分)、填充題 15 格(共 70 分);填充題依答對格數給分,答對 1~15 格依序得 6、12、18、24、30、35、40、45、50、55、58、61、64、67、70 分。本頁第 1~5 題為原卷單選題 1~5,第 6~20 題依序為原卷填充題 1~15;第 5 題 (E) 照卷面字面也是錯誤的敘述,本頁答案寫 (C),見詳解。本卷沒有學校公布的答案,本頁答案為本站依題目計算。

一、單選題(共 5 題,共 30 分)
1
已知指數函數 y=0.5x+1,則下列哪個選項可以是此函數的圖形?
  1. (A) 如圖 (A)
  2. (B) 如圖 (B)
  3. (C) 如圖 (C)
  4. (D) 如圖 (D)
  5. (E) 如圖 (E)
載入中...
2
如圖為函數 y=a+logb​x 之部分圖形,其中 a,b 皆為常數,則下列何者為真?
  1. (A) a<0,b>1
  2. (B) a>0,b>1
  3. (C) a<0,b<0
  4. (D) a<0,0<b<1
  5. (E) a>0,0<b<1
載入中...
3
設 a>1,函數 y=a−x 與 y=loga​x 之圖形可能是下列哪一個選項?
  1. (A) 如圖 (A)
  2. (B) 如圖 (B)
  3. (C) 如圖 (C)
  4. (D) 如圖 (D)
  5. (E) 如圖 (E)
載入中...
4
研究顯示:服用某藥物後,在使用者體內的藥物殘留量隨時間呈指數型衰退。已知在服用某藥物 2 小時後,體內仍殘留有該藥物的一半劑量,試問下列哪一選項正確?
  1. (A) 服用 3 小時後,體內仍殘留有該藥物的 31​ 劑量
  2. (B) 服用 4 小時後,體內仍殘留有該藥物的 41​ 劑量
  3. (C) 服用 6 小時後,體內仍殘留有該藥物的 61​ 劑量
  4. (D) 服用 8 小時後,體內仍殘留有該藥物的 81​ 劑量
  5. (E) 服用 10 小時後,體內仍殘留有該藥物的 101​ 劑量。
5
關於函數 f(x)=(51​)x,g(x)=log5​x,且 α 和 β 皆為正數,選出下列錯誤的選項。
  1. (A) 函數 f(−x) 和 g(x) 對稱於直線 y=x。
  2. (B) 若 α<β,則 g(α)<g(β)。
  3. (C) 若 α<β,則 f(2α+β​)>2f(α)+f(β)​。
  4. (D) 若 α<β,則 g(2α+β​)>2g(α)+g(β)​。
  5. (E) g(αβ)=g(α+β)。
二、填充題(共 15 格,共 70 分)
6
log2=a,log3=b,則以 a、b 表示 log72= ____
7
求方程式 (45​)2x−5=(0.8)−x+1 的解 x 為 ____
8
解方程式 log2​(2x−1)=log4​(x2+14x−26),則 x= ____
9
已知 f(x)=log5​x,又 f(a)−f(b)=3,試求 ba​= ____
10
log5​250+log5​10−2log5​2+log21​​7×log7​9×log9​4= ____
11
log(1−31​)+log(1−41​)+log(1−51​)+⋯⋯+log(1−2001​)= ____
12
方程式 3x=−x+2 有 m 個實數解,且方程式 log3​x=x−2 有 n 個實數解。求 (m,n)= ____
13
若 log3​a=2,log4​b=2,試問 log5​(a+b)= ____
14
小丸子將 100 萬元以定期存款存入銀行,現行年利率為 1.38%,每年複利計算一次,問至少 ____ 年後本利和才會超過 150 萬元。(log2≈0.3010,log3≈0.4771,log1.0138≈0.0060)
15
不等式:32x−3x−2<3x+3−3 的解為 ____
16
已知 log7​(7x+49)=2x​+1+log7​2,則實數 x= ____
17
已知 a>1,且當 0≤x≤2 時,y=ax2−3x+3 的最小值為 827​,則 a= ____
18
試求不等式 1−log41​​(x−1)>log2​(x−9) 的解為 ____
19
將 (43​)100 表示成小數時,小數點後第 m 位開始不為 0,且此不為 0 的數字為 k,求 (m,k)= ____ (log2≈0.3010,log3≈0.4771)
20
已知 5100 為 70 位數,11100 為 105 位數,則 5520 為 ____ 位數。
02 · 答案

答案一覽,先對再看詳解

第 1 題(B)
第 2 題(D)
第 3 題(A)
第 4 題(B)
第 5 題(C)(卷面 (E) 印作 g(αβ)=g(α+β),照字面也錯,疑為 g(α)+g(β) 之誤)
第 6 題3a+2b
第 7 題4
第 8 題3
第 9 題125
第 10 題2
第 11 題−2
第 12 題(1,2)
第 13 題2
第 14 題30
第 15 題−2<x<3
第 16 題2
第 17 題1681​
第 18 題9<x<17
第 19 題(13,3)
第 20 題35
03 · 勾錯題號

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04 · 逐題詳解

每一題,錯在哪一步

看完想確認自己真的會,有些題目下面可以當場做一題同型的(免註冊)。

01單選第 1~3 題:指數與對數函數的圖形

第 1 題

y=0.5x 的底數 0.5 介於 0 與 1 之間,是遞減函數,圖形通過 (0,1),以 x 軸為漸近線。y=0.5x+1 是把它往上平移 1:仍然遞減,與 y 軸交於 (0,2)(在點 (0,1) 的上方),漸近線變成直線 y=1,圖形一直在 y=1 的上方。

(A) 通過 (0,1)、貼近 x 軸,是 y=0.5x 本身,不是。(B) 遞減、與 y 軸交在 (0,1) 上方、往右貼近一條高於 x 軸的水平線,符合。(C) 有鉛直漸近線 x=1,而且往右穿過 x 軸,是對數型的圖形,不是。(D)、(E) 都是遞增,不是。故選 (B)。

第 2 題

圖形由左上往右下,函數遞減,所以 logb​x 遞減,0<b<1。

圖形與 x 軸的交點在 O 與 1 之間(圖上看得出),設交點為 (x0​,0),0<x0​<1,則 a+logb​x0​=0,a=−logb​x0​。底數 0<b<1 時,真數小於 1 的對數值是正數,所以 logb​x0​>0,a<0。

另一種看法:x=1 時 y=a+logb​1=a,圖上 x=1 的地方圖形在 x 軸下方,所以 a<0。故選 (D)。

(C) 的 b<0 不能當對數的底數。
第 3 題

a>1 時,y=a−x=(a1​)x 的底數介於 0 與 1 之間,是遞減函數,通過 (0,1);y=loga​x 的底數大於 1,是遞增函數,通過 (1,0),以 y 軸為漸近線。

所以要找「一條通過 (0,1) 的遞減指數曲線+一條通過 (1,0) 的遞增對數曲線」:(A) 符合。(B) 指數曲線遞增,不是。(C) 指數曲線遞增、對數曲線遞減,不是。(D) 對數曲線遞減,不是。(E) 兩條都是指數曲線,沒有對數曲線,不是。故選 (A)。

看圖選函數:先看遞增或遞減決定底數,再看與坐標軸的交點、漸近線是否平移。

02單選第 4、5 題:固定倍率衰退、指數與對數函數的性質

第 4 題

每 2 小時殘留量變為原來的 21​,所以服用 t 小時後殘留 (21​)2t​。

(A) t=3:(21​)23​=22​1​,而 22​=3((22​)2=8=9),不是 31​。(B) t=4:(21​)2=41​,正確。(C) t=6:(21​)3=81​,不是 61​。(D) t=8:(21​)4=161​,不是 81​。(E) t=10:(21​)5=321​,不是 101​。故選 (B)。

22​1​≈0.354,比 31​ 稍大。
第 5 題

(A) f(−x)=(51​)−x=5x,y=5x 與 y=log5​x 互為反函數,圖形對稱於直線 y=x,正確。

(B) 底數 5>1,g(x)=log5​x 遞增,α<β 時 g(α)<g(β),正確。

(C) 錯誤。由算幾不等式,2f(α)+f(β)​≥f(α)f(β)​=(51​)α+β​=(51​)2α+β​=f(2α+β​),且 α<β 時 f(α)=f(β),等號不成立,所以 f(2α+β​)<2f(α)+f(β)​,與選項的不等號相反。指數函數的圖形凹口向上,弦在圖形的上方。

(D) 由算幾不等式 2α+β​>αβ​(α=β),g 遞增,所以 g(2α+β​)>g(αβ​)=21​log5​(αβ)=2g(α)+g(β)​,正確。對數函數(底數大於 1)圖形凹口向下。

(E) 卷面印作 g(αβ)=g(α+β)。照字面,g 是一對一函數,等式成立必須 αβ=α+β,一般不成立:例如 α=β=1 時左邊 g(1)=0、右邊 g(2)=log5​2=0。所以照字面 (E) 也是錯誤的敘述。

本題是單選題,本頁答案寫 (C)。

(E) 若是 g(αβ)=g(α)+g(β),由對數律 log5​(αβ)=log5​α+log5​β 恆成立,是正確的敘述,全題只有 (C) 錯誤。卷面印的是 g(α+β),照字面 (C)、(E) 都錯;計分以任課老師的公告為準。
比較「中點的函數值」與「函數值的平均」:指數函數凹口向上(中點函數值較小),底數大於 1 的對數函數凹口向下(中點函數值較大)。

03填充第 1~4 題(第 6~9 題):對數律、指數與對數方程式

第 6 題72=23×32,所以 log72=3log2+2log3=3a+2b。
第 7 題0.8=54​=(45​)−1,所以右邊 =(45​)−(−x+1)=(45​)x−1。指數函數是一對一的,2x−5=x−1,x=4。
第 8 題

真數條件:2x−1>0 且 x2+14x−26>0。

右邊化成以 2 為底:log4​(x2+14x−26)=21​log2​(x2+14x−26)。原式兩邊乘以 2:2log2​(2x−1)=log2​(x2+14x−26),即 log2​(2x−1)2=log2​(x2+14x−26),所以 (2x−1)2=x2+14x−26。

4x2−4x+1=x2+14x−26,3x2−18x+27=0,x2−6x+9=0,(x−3)2=0,x=3。

檢查真數:2x−1=5>0,x2+14x−26=25>0,符合。所以 x=3。

第 9 題f(a)−f(b)=log5​a−log5​b=log5​ba​=3,所以 ba​=53=125。
不同底的對數方程式先換成同底,去掉對數後別忘了回頭檢查真數條件。

04填充第 5~8 題(第 10~13 題):對數律、換底公式、實數解個數

第 10 題

前三項:log5​250+log5​10−2log5​2=log5​22250×10​=log5​625=4。

後面的連乘用換底公式:log21​​7×log7​9×log9​4=log21​log7​×log7log9​×log9log4​=log21​log4​=−log22log2​=−2。

所以原式 =4+(−2)=2。

第 11 題每一項 1−k1​=kk−1​。由對數律,原式 =log(32​×43​×54​×⋯×200199​)。相鄰分子分母互相約去,乘積 =2002​=1001​,所以原式 =log1001​=−2。
第 12 題

3x=−x+2:實數解是 y=3x 與直線 y=−x+2 交點的 x 坐標。y=3x 遞增、y=−x+2 遞減,最多交一點;又 x=0 時 30=1<2,x=1 時 31=3>1,左邊減右邊由負變正,所以恰有一個交點,m=1。

log3​x=x−2:實數解是 y=log3​x 與直線 y=x−2 的交點。設 h(x)=log3​x−x+2(x>0)。 x=3 時 h(3)=1−3+2=0,x=3 是一個解。 x=91​ 時 h(91​)=−2−91​+2=−91​<0,x=1 時 h(1)=0−1+2=1>0,所以在 91​ 與 1 之間還有一個解。 y=log3​x 的圖形凹口向下,一條直線與它最多交兩點,所以恰有兩個解,n=2。

故 (m,n)=(1,2)。

畫圖看:y=log3​x 在 x 很接近 0 時往下趨近負無限大,比直線低;到 x=1 時比直線高;到 x=3 時又一樣高;之後對數增加得比直線慢,一直在直線下方。兩個交點約為 x≈0.13 與 x=3。
第 13 題log3​a=2,a=32=9;log4​b=2,b=42=16。a+b=25=52,所以 log5​(a+b)=log5​25=2。
連乘的對數(換底後)會首尾相消;判斷實數解個數就畫兩個圖形看交點,再用函數值變號確認。

05填充第 9~12 題(第 14~17 題):複利、指數不等式、指對數方程式、極值

第 14 題

n 年後本利和為 100×(1.0138)n 萬元。要 100×(1.0138)n>150,即 (1.0138)n>1.5。兩邊取常用對數(底數 10>1,不等號方向不變):nlog1.0138>log1.5=log3−log2≈0.4771−0.3010=0.1761。

0.0060n>0.1761,n>29.35,所以至少 30 年。

檢查:29×0.0060=0.174<0.1761,30×0.0060=0.18>0.1761。
第 15 題

設 t=3x,t>0。32x=t2,3x−2=9t​,3x+3=27t。不等式變成 t2−9t​<27t−3,兩邊乘以 9:9t2−t<243t−27,9t2−244t+27<0,(9t−1)(t−27)<0,得 91​<t<27。

即 3−2<3x<33,底數 3>1,所以 −2<x<3。

第 16 題

右邊寫成一個對數:2x​+1+log7​2=log7​72x​+log7​7+log7​2=log7​(14⋅72x​)。所以 7x+49=14⋅72x​。

設 u=72x​>0,則 7x=u2:u2−14u+49=0,(u−7)2=0,u=7。72x​=7,x=2。

檢查:左邊 log7​(49+49)=log7​98,右邊 1+1+log7​2=log7​(49×2)=log7​98,相等。
第 17 題

指數 x2−3x+3=(x−23​)2+43​,在 0≤x≤2 上,x=23​ 時有最小值 43​(23​ 在區間內)。

a>1 時 y=at 遞增,指數最小時 y 最小,所以 y 的最小值為 a43​=827​。

a=(827​)34​=((23​)3)34​=(23​)4=1681​。

含 a2x 與 ax 的式子,設 t=ax(記得 t>0)化成二次式;指數是二次式時先配方找指數的極值。

06填充第 13~15 題(第 18~20 題):對數不等式、首數與尾數、位數

第 18 題

真數條件:x−1>0 且 x−9>0,得 x>9。

換成以 2 為底:log41​​(x−1)=log2​41​log2​(x−1)​=−21​log2​(x−1)。不等式變成 1+21​log2​(x−1)>log2​(x−9),兩邊乘以 2:2+log2​(x−1)>2log2​(x−9),即 log2​(4(x−1))>log2​(x−9)2。

底數 2>1,所以 4(x−1)>(x−9)2,x2−22x+85<0,(x−5)(x−17)<0,5<x<17。與 x>9 取交集得 9<x<17。

以 x=17 檢查:左邊 1−log41​​16=1−(−2)=3,右邊 log2​8=3,等號成立,所以 17 不在解內。
第 19 題

log(43​)100=100(log3−2log2)≈100(0.4771−0.6020)=−12.49。

寫成首數加尾數:−12.49=−13+0.51,所以 (43​)100=100.51×10−13。10−13 表示小數點後第 13 位開始不為 0,m=13。

又 log3≈0.4771<0.51<0.6020≈log4,所以 3<100.51<4,第一個不為 0 的數字是 3,k=3。故 (m,k)=(13,3)。

尾數要取 0 到 1 之間的數:−12.49 的首數是 −13,不是 −12。
第 20 題

5100 為 70 位數,所以 1069≤5100<1070,取常用對數得 69≤100log5<70,0.69≤log5<0.70。

11100 為 105 位數,所以 104≤100log11<105,1.04≤log11<1.05。

log5520=20(log5+log11),而 1.73≤log5+log11<1.75,所以 34.6≤log5520<35,即 1034.6≤5520<1035,5520 的首數是 34,為 35 位數。

實際上 log5≈0.6990、log11≈1.0414,20×1.7404≈34.81,結論相同。
N 是幾位數、小數點後第幾位不為 0,都看 logN 的首數;第一個不為 0 的數字看尾數。

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第 2 題要從圖形與 x 軸的交點落在 0 與 1 之間判斷 a 的正負;第 5 題要分清楚指數函數凹口向上、對數函數凹口向下;第 12 題對數方程式有兩個實數解,其中一個要在 0 與 1 之間用函數值變號找出來;第 18 題不等式要先化成同底並寫出真數條件;第 20 題要由位數寫出常用對數的範圍再相加。詳解逐題寫在本頁。

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