御藍教育/段考卷/高二

段考詳解範圍:指數與對數(指數律、對數律與換底、指數與對數函數的圖形、指對數方程式與不等式、常用對數的應用)

基隆中山高中 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 18 題,照原卷順序

單選題 5 題與填充題 8 題合併依答對題(格)數計分,答對 1~13 題依序得 8、15、22、28、33、38、41、44、47、50、52、54、56 分;多選題每題 8 分;計算題每題 10 分;合計 100 分。題號與原卷相同。答案已與學校公布的答案逐題核對。

一、單選題:
1
下列哪一個數值最大?
  1. (1) (103​)−3​
  2. (2) 50.0081​1​
  3. (3) 30.09​
  4. (4) (310​)2​
  5. (5) 0.027​
2
設 α 為方程式 103x−1=6 的解,下列何者正確?
  1. (1) 0≤α<0.16
  2. (2) 0.16≤α<0.32
  3. (3) 0.32≤α<0.48
  4. (4) 0.48≤α<0.64
  5. (5) 0.64≤α≤0.8
3
班佛法則:在一般銀行存款金額中,最高位數為 n 所佔比例約等於 log(1+n1​)。例如存款金額 567800 元的最高位數為 5,所有最高位數為 5 的存款所佔比例約為 log(1+51​)。試根據班佛法則,估計存款金額最高位數為 7 或 8 或 9 所佔比例最接近下列何者?
  1. (1) 9.7%
  2. (2) 15.5%
  3. (3) 22.2%
  4. (4) 30.1%
  5. (5) 39.8%
4
坐標平面上,將函數 y=logx 的圖形對直線 y=x 作對稱得 y=f(x) 的圖形,再將函數 y=f(x) 的圖形對 x 軸作對稱得 y=g(x) 的圖形,則函數 y=g(x) 為下列何者?
  1. (1) y=logx
  2. (2) y=−logx
  3. (3) y=10x
  4. (4) y=10−x
  5. (5) y=−10x
5
已知坐標平面上三點 A(−4,log6),B(5,log18),C(14,k) 共線,試求 k 之值為何?
  1. (1) log12
  2. (2) log36
  3. (3) log54
  4. (4) log72
  5. (5) log96
二、填充題:
6
設 A,B 分別為直線 y=4,y=36 與 y=3x 的交點,試求直線 AB 的斜率為 ____。
7
設 a,b,c 皆為不等於 1 的正數,若 a3=b4,b3=c5,試求 logc​a= ____。
8
滿足方程式 22x+1−65×2x+32=0 的所有實根總和為 ____。
9
設 a=2log73​+log12−3log56​+2log28,b=(log3​4+log9​32)(log8​9+log4​27),則 a+4b= ____。
10
不等式 log(x+2)+log(x−4)<log7 之解為 ____。
11
將 (73​)50 表示成小數時,自小數點後第 ____ 位開始出現不為 0 的數字。
12
設 a=log5​3,b=log3​2,試以 a,b 表示 log90​54= ____。
13
試求滿足 (53​)n<10001​ 的最小正整數 n= ____。
三、多選題:(每題 8 分)
14
下圖為函數 y=ax 的部分圖形,下列選項何者正確?
  1. (1) a 有可能為 10099​
  2. (2) 若 (h,310​) 為 y=ax 上一點,則 h<0
  3. (3) 若 (k,−2) 為 y=loga​x 上一點,則 0<k<1
  4. (4) y=−ax 與 y=−loga​x 兩者的圖形對稱於直線 y=x
  5. (5) 函數 y=2x 左移 3 單位所得為 y=8×2x 的圖形
載入中...
15
已知 logx=38.428,設 x 的整數部分有 n 位數,首位數字為 a,下列選項何者正確?
  1. (1) n=38
  2. (2) n=39
  3. (3) a=2
  4. (4) a=3
  5. (5) a=4
16
下列哪些選項是正確的?
  1. (1) log3​(3​−2)2=2log3​(3​−2)
  2. (2) log2​32=log3​​93​
  3. (3) log(70−20)=log20log70​
  4. (4) 2log3+3log2=log72
  5. (5) log8​81log2​3​=34​
四、計算題:(每題 10 分)
17
放射性元素碘 131 的半衰期為 8 天,現容器中存有碘 131 共 1600 克,試回答以下的問題: (1) 經過 40 天後,容器中的碘 131 剩下多少克?(4 分) (2) 若欲使容器中的碘 131 剩下 10 克,試問最少需要多少天?(無條件進位取至整數,6 分)
18
已知多項式函數 y=f(x)=3x4+4x3−3x2+10x+23,α=2​−1,試回答下列的問題: (1) 若整數 m,n 滿足 α2+mα+n=0,試求數對 (m,n)。(5 分) (2) 試求 log3​(3α4+4α3−3α2+10α+23) 之值。(5 分)
02 · 答案

答案一覽,先對再看詳解

第 1 題(1)
第 2 題(4)
第 3 題(2)
第 4 題(5)
第 5 題(3)
第 6 題16
第 7 題920​
第 8 題4
第 9 題42
第 10 題4<x<5
第 11 題19
第 12 題ab+2a+1ab+3a​
第 13 題14
第 14 題(1)(2)(5)
第 15 題(2)(3)
第 16 題(2)(4)
第 17 題(1) 50 克;(2) 59 天
第 18 題(1) (2,−1);(2) 3
03 · 勾錯題號

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04 · 逐題詳解

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01單選第 1~3 題:比較大小、指數方程式、班佛法則

第 1 題

答案 (1)。五個數都化成底數 310​(也就是 0.3 的倒數):

(1) (103​)−3​=(310​)3​。

(2) 0.0081=0.34,所以 50.0081​1​=0.3−54​=(310​)54​。

(3) 0.09=0.32,所以 30.09​=0.332​=(310​)−32​。

(4) (310​)2​。

(5) 0.027=0.33,所以 0.027​=0.323​=(310​)−23​。

底數 310​>1,指數越大值越大。指數分別是 3​≈1.732、0.8、−32​、2​≈1.414、−23​,最大的是 3​,所以 (1) 最大。

底數大於 1 的指數函數是遞增的,所以化成同底數以後只要比指數。
第 2 題

答案 (4)。103α−1=6,兩邊取常用對數:3α−1=log6=log2+log3≈0.3010+0.4771=0.7781。

所以 3α≈1.7781,α≈0.5927,落在 0.48≤α<0.64。

也可以不取近似值夾範圍:3α−1=log6,而 log6 介於 log4≈0.602 與 log8≈0.903 之間,得 0.534<α<0.635。
第 3 題

答案 (2)。最高位數為 7、8、9 的比例相加:

log(1+71​)+log(1+81​)+log(1+91​)=log(78​⋅89​⋅910​)=log710​

log710​=1−log7≈1−0.8451=0.1549,約 15.5%。

三個真數相乘時分子分母依序消去,只剩 710​。
比大小先化成同一個底數;對數相加時先合併成一個對數再估值。

02單選第 4、5 題:反函數與對稱、三點共線

第 4 題

答案 (5)。y=logx 與 y=10x 互為反函數,圖形對稱於直線 y=x,所以 f(x)=10x。

把圖形對 x 軸作對稱,點 (x,y) 變成 (x,−y),所以 g(x)=−f(x)=−10x。

對 x 軸對稱是把函數值變號;對 y 軸對稱才是把 x 換成 −x(那會得到 (4))。
第 5 題

答案 (3)。A、B 連線的斜率:

5−(−4)log18−log6​=9log3​

C 也在這條直線上,BC 的斜率相同:14−5k−log18​=9log3​,所以 k=log18+log3=log54。

A、B、C 的 x 坐標是等差(每次加 9),所以 y 坐標也等差:log6、log18、log54,真數每次乘 3。

03填充第 6~9 題:斜率、指數關係、指數方程式、對數化簡

第 6 題

3x=4 得 x=log3​4,所以 A(log3​4,4);3x=36 得 x=log3​36,所以 B(log3​36,36)。

斜率 =log3​36−log3​436−4​=log3​436​32​=log3​932​=232​=16。

第 7 題

由 a3=b4 得 b=a43​;由 b3=c5 得 c=b53​=(a43​)53​=a209​。

所以 a=c920​,logc​a=920​。

也可以兩邊取常用對數:3loga=4logb、3logb=5logc,得 loga=34​logb=34​⋅35​logc=920​logc。
第 8 題

22x+1=2⋅(2x)2。令 t=2x>0,方程式化為 2t2−65t+32=0。

判別式 652−4⋅2⋅32=4225−256=3969>0,兩根之和 265​>0、兩根之積 16>0,所以兩根都是正數,各對應一個實數 x。

設兩根為 t1​=2x1​、t2​=2x2​,則 2x1​+x2​=t1​t2​=16=24,所以 x1​+x2​=4。

實際上 3969=632,兩根是 t=32 與 t=21​,即 x=5 與 x=−1,和為 4。
第 9 題

a=log[(73​)2⋅12⋅(65​)3⋅282]=log(499​⋅12⋅216125​⋅784)。

其中 49784​=16、2169⋅12​=21​,所以真數是 16⋅21​⋅125=1000,a=3。

換成以 3 或 2 為底:log3​4+log9​32=2log3​2+25​log3​2=29​log3​2;log8​9+log4​27=32​log2​3+23​log2​3=613​log2​3。

b=29​⋅613​⋅log3​2⋅log2​3=439​。所以 a+4b=3+39=42。

logam​bn=mn​loga​b,例如 log9​32=log32​25=25​log3​2;又 log3​2⋅log2​3=1。

04填充第 10~13 題:對數不等式、小數位數、換底、指數不等式

第 10 題

真數條件:x+2>0 且 x−4>0,即 x>4。

在此條件下原式為 log[(x+2)(x−4)]<log7,底數 10>1,所以 (x+2)(x−4)<7,即 x2−2x−15<0,(x−5)(x+3)<0,−3<x<5。

與 x>4 取交集,得 4<x<5。

忘了真數條件會寫成 −3<x<5;例如 x=0 時 log(x−4) 沒有意義。
第 11 題

log(73​)50=50(log3−log7)≈50(0.4771−0.8451)=50×(−0.368)=−18.4。

−18.4=−19+0.6,所以 (73​)50=100.6×10−19,而 1<100.6<10,這個數介於 10−19 與 10−18 之間,自小數點後第 19 位開始出現不為 0 的數字。

logx 寫成「負整數 −m 加上 0 到 1 之間的小數」時,就是小數點後第 m 位開始不為 0。這裡 −18.4 要寫成 −19+0.6,不是 −18−0.4。
第 12 題

都換成以 3 為底。由 a=log5​3 得 log3​5=a1​。

log3​54=log3​(2⋅33)=b+3;log3​90=log3​(2⋅32⋅5)=b+2+a1​。

所以 log90​54=b+2+a1​b+3​=ab+2a+1ab+3a​(分子分母同乘 a)。

第 13 題

兩邊取常用對數:nlog53​<−3。

log53​=log3−log5=log3−(1−log2)≈0.4771−0.6990=−0.2219<0,兩邊除以負數不等號反向:n>0.22193​≈13.52。

所以最小正整數 n=14。

直接驗算:(53​)13≈0.00131>0.001,(53​)14≈0.00078<0.001。
對數不等式先寫真數條件;取對數後若除以負數,不等號要反向。

05多選第 14~16 題:指數圖形與底數、位數與首位數字、對數律

第 14 題

答案 (1)(2)(5)。由圖,y=ax 隨 x 增加而減少,所以 0<a<1。

(1) 正確。 10099​ 介於 0 與 1 之間,可能是 a。

(2) 正確。 ah=310​>1=a0,又 y=ax 遞減,所以 h<0。

(3) 錯誤。 loga​k=−2,k=a−2=(a1​)2;a1​>1,所以 k>1,不是 0<k<1。

(4) 錯誤。 把 y=−ax 的 x、y 互換得 x=−ay,即 y=loga​(−x),這才是它對直線 y=x 的對稱圖形,定義域是 x<0;而 y=−loga​x 的定義域是 x>0。例如 (0,−1) 在 y=−ax 上,它對 y=x 的對稱點 (−1,0) 不在 y=−loga​x 上。

(5) 正確。 左移 3 單位是把 x 換成 x+3:y=2x+3=23⋅2x=8×2x。

y=−loga​x 其實是 y=loga1​​x,它對 y=x 的對稱圖形是 y=(a1​)x,不是 y=−ax。
第 15 題

答案 (2)(3)。logx=38.428=38+0.428,所以 x=100.428×1038。

x 介於 1038 與 1039 之間,整數部分是 39 位數,n=39。

log2≈0.3010<0.428<0.4771≈log3,所以 2<100.428<3,首位數字 a=2。

(1) 錯誤。 (2) 正確。 (3) 正確。 (4) 錯誤。 (5) 錯誤。

logx 的整數部分是 38,位數是 38+1=39。
第 16 題

答案 (2)(4)。

(1) 錯誤。 3​−2<0,右邊 log3​(3​−2) 的真數是負數,沒有意義;左邊的真數 (3​−2)2>0 有意義。正確的寫法是 log3​(3​−2)2=2log3​(2−3​)。

(2) 正確。 log2​32=log2​25=5;93​=32⋅321​=325​=(3​)5,所以 log3​​93​=5。兩邊相等。

(3) 錯誤。 左邊 log50=2−log2≈1.699;右邊 log20log70​=1+log21+log7​≈1.30101.8451​≈1.418,不相等。

(4) 正確。 2log3+3log2=log32+log23=log(9×8)=log72。

(5) 錯誤。 log8​81=log23​34=34​log2​3,所以 log8​81log2​3​=34​log2​3log2​3​=43​,不是 34​。

log20log70​ 等於 log20​70(換底公式),不是 log2070​,更不是 log(70−20)。
用對數律時先確認每個真數都是正的;換底公式是兩個對數「相除」,不是真數相除或相減。

06計算第 17、18 題:半衰期、多項式除法降次

第 17 題

經過 t 天後剩下 1600×(21​)8t​ 克。

(1) t=40:1600×(21​)5=321600​=50 克。

(2) 要使 1600×(21​)8t​≤10,即 28t​≥160。兩邊取常用對數:

8t​log2≥log160=log(24×10)=4log2+1

log2≈0.3010,所以 t≥0.30108(1+4×0.3010)​=0.30108×2.204​≈58.58。

無條件進位取至整數,最少需要 59 天。

檢查:858​=7.25 時 27.25≈152<160,還不夠;859​=7.375 時 27.375≈166>160,已經少於 10 克。
第 18 題

(1) α=2​−1,α+1=2​,兩邊平方:α2+2α+1=2,即 α2+2α−1=0。

若另有整數 m、n 使 α2+mα+n=0,兩式相減得 (m−2)α+(n+1)=0。若 m=2,則 α=−m−2n+1​ 是有理數,與 α=2​−1 是無理數矛盾;所以 m=2,進而 n=−1。數對 (m,n)=(2,−1)。

(2) 用多項式除法,以 x2+2x−1 除 f(x):

3x4+4x3−3x2+10x+23=(x2+2x−1)(3x2−2x+4)+27

代入 x=α,因為 α2+2α−1=0,所以 f(α)=27。

log3​(3α4+4α3−3α2+10α+23)=log3​27=3。

除法驗算:(x2+2x−1)(3x2−2x+4)=3x4+4x3−3x2+10x−4,加上 27 正是 f(x)。
代入無理數求多項式的值時,先找出它滿足的二次方程式,再用除法只算餘式。

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  • 《指數與對數函數》單元冊 09・高二上(數A)

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