01 · 試題原卷 17 題,照原卷順序
單選題 2 題(每題 5 分,共 10 分)、多選題 5 題(每題 8 分,共 40 分;答錯 1 個選項得 5 分,答錯 2 個選項得 2 分,答錯 3 個選項以上得 0 分)、填充題 10 題(共 50 分,卷面沒有印各題幾分;答案若為分數或根式要化至最簡),合計 100 分。卷面選擇題的題號是圈起來的 1 到 7,填充題另編 A 到 J;本頁全卷連續編號,第 8 到 17 題依序為卷面填充題 A 到 J。卷面填充題的作答格是畫在答案卡上的編號格,本頁寫成空格,答案寫完整的值。答案已與學校公布的答案逐題核對,17 題全部一致。
一、單選題(每題 5 分,共 10 分)
1
擲一均勻硬幣 3 次,每出現一次正面得 5 元,一次反面賠 2 元,則所得期望值為- (1) 21
- (2) 23
- (3) 25
- (4) 27
- (5) 29
2
設生男與生女的機會相等,一個家庭共有 4 個小孩,令 X 表示其中女孩的人數,下列選項何者「錯誤」?- (1) X 的所有可能取值為 X=0,1,2,3,4
- (2) P(X=1) 與 P(X=3) 相等
- (3) P(X=0) 與 P(X=4) 相等
- (4) P(X=2)=21
- (5) X=2 的機率最大
二、多選題(每題 8 分,共 40 分,答錯 1 個選項得 5 分,答錯 2 個選項得 2 分,答錯 3 個選項以上得 0 分。)
3
設丟擲一銅板,出現正面的機率是 0.4,丟擲此銅板 150 次,令 X 表示出現正面的次數,且 μ 為 X 的期望值,σ 為 X 的標準差。請選出正確的選項。- (1) μ=90
- (2) σ=7
- (3) 機率 P(X=60) 的值最大
- (4) P(X=50)>P(X=40)
- (5) P(X=80)>P(X=70)
4
三個不同的球投入三個不同的箱子,球可以重複投入同一個箱子,試問下列何者為真?- (1) 三個箱子均有球之機率為 92
- (2) 恰有兩個箱子有球之機率為 32
- (3) 恰有一個箱子有球之機率為 271
- (4) 空箱子的期望值為 2720
- (5) 空箱子的變異數為 8126
5
若隨機變數 X∼B(10,0.5),Y∼B(10,0.8),則下列選項何者為真?- (1) X 的平均數比 Y 的平均數大
- (2) X 的變異數比 Y 的變異數大
- (3) P(X≤5)≥0.5
- (4) P(Y≤5)<0.5
- (5) P(Y>5)≤P(X>5)
6
p1 表示丟 2 個公正硬幣,恰好出現 1 個正面的機率,p2 表示丟 4 個公正硬幣,恰好出現 2 個正面的機率,p3 表示擲 6 個公正硬幣,恰好出現 3 個正面的機率,p4 表示擲 2 個均勻骰子,恰好出現 1 個偶數點的機率。試問下列選項何者為真?- (1) p1>p2
- (2) p2>p3
- (3) p3>p4
- (4) p4>p1
- (5) p1>p3
7
設 a=(−3)2,b=−6×2−3,c=−327,d=−9,e=−2−18,試選出正確的選項。- (1) a=b
- (2) b=−c
- (3) c=−d
- (4) d=−e
- (5) a=e
三、填充題(50 分,答案若為分數或根式,請化至最簡)
8
一箱子中有 3 顆紅球與 2 顆白球,今從箱子中取出 3 球,求取出的白球個數的期望值為 ____ 顆
10
某次考試,一多重選擇題有 A、B、C、D、E 五個選項。給分標準為完全答對給 10 分,只答錯 1 個選項給 6 分,只答錯 2 個選項給 2 分,答錯 3 個或 3 個以上的選項得 0 分。若某一考生對該題的 A、B 選項已確定是應選的正確答案,但 C、D、E 三個選項根本看不懂,決定這三個選項用猜的來作答,求此題得分的期望值為 ____ 分
11
合作社舉辦抽獎活動,原本所有獎額的期望值為 250 元,標準差為 120 元,今為慶祝校慶,將每個獎項的獎額提高 30%,再贈送 100 元現金抵用券,求慶祝活動中抽獎一次所得獎額的標準差為 ____ 元
12
同時投擲 3 粒均勻骰子,設出現三個點數為連續整數的事件為 A 事件,例如:出現 1 點、2 點、3 點。求 A 事件發生的機率為 ____
13
承上題,若做了 648 次試驗,在 648 次中事件 A 發生了 X 次,求 X 的標準差為 ____ 次
14
一袋中有 2 個紅球,6 個白球,每球被取的機會均等。今從袋中任取一球,觀察其顏色後放回,重複上述動作多次,直到取出紅球停止,令隨機變數 X 表示取球的次數,試求 P(X=4)= ____
15
對於某個硬幣,我們懷疑它是否公正,假設投擲一枚硬幣 6 次,出現正面 4 次以上,我們判定此硬幣非公正硬幣。若此枚硬幣為公正硬幣時,被判定為非公正硬幣的機率為 ____
16
已知 i2=−1,試求 i21+i22+i23+⋯+i99= ____
17
設 a 為實數,複數 z=1−2i2a−i 的虛部為 0,試求實數 a= ____
第 1 題(5)
第 2 題(4)
第 3 題(3)(4)
第 4 題(1)(2)(5)
第 5 題(2)(3)(4)
第 6 題(1)(2)(5)
第 7 題(1)(3)
第 8 題56
第 9 題259
第 10 題417
第 11 題156
第 12 題91
第 13 題8
第 14 題25627
第 15 題3211
第 16 題−1
第 17 題41
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01單選 1~2:得失金額的期望值、女孩人數的分布
第 1 題答案 (5)。設 3 次中出現正面的次數為 X,則反面有 3−X 次,所得為 5X−2(3−X)=7X−6 元。X 是二項分布 B(3,21),期望值 E(X)=3×21=23。所以所得的期望值是 7×23−6=221−6=29 元。
也可以一次一次看:擲一次的所得期望值是 5×21+(−2)×21=23 元,擲 3 次就是 3×23=29 元。
第 2 題答案 (4)。每個小孩是女孩的機率是 21,X 是二項分布 B(4,21),P(X=k)=Ck4(21)4=16Ck4。依序是 P(X=0)=161,P(X=1)=164,P(X=2)=166,P(X=3)=164,P(X=4)=161。(1) 女孩可以是 0 到 4 人,對。(2) 都是 164,對。(3) 都是 161,對。(4) P(X=2)=166=83,不是 21,這個選項錯誤。(5) 五個機率中 166 最大,對。題目要選錯誤的,所以選 (4)。
「兩男兩女最有可能」是對的,但它的機率只有 83,不到一半。
把得失金額寫成次數的一次式,再用期望值的性質;二項分布先把每個次數的機率列出來。
02多選 3:二項分布的期望值、標準差與機率最大的次數
第 3 題答案 (3)(4)。X 是二項分布 B(150,0.4)。(1) μ=150×0.4=60,不是 90,錯。(2) 變異數是 150×0.4×0.6=36,所以 σ=36=6,不是 7,錯。(3)(4)(5) 要比較各個次數的機率,看相鄰兩項的比:由 P(X=k)=Ck150(0.4)k(0.6)150−k 得 P(X=k)P(X=k+1)=k+1150−k×0.60.4=3(k+1)2(150−k)。這個比大於 1 的條件是 300−2k>3k+3,即 k<59.4。所以 k=0,1,…,59 時下一項比較大,機率一路增加到 P(X=60);k≥60 時下一項比較小,機率從 P(X=60) 之後一路減少。因此 P(X=60) 最大,(3) 對;40 與 50 都在增加的這一段,P(X=50)>P(X=40),(4) 對;70 與 80 都在減少的這一段,P(X=80)<P(X=70),(5) 錯。 (1) 的 90 是出現反面的次數的期望值 150×0.6。機率最大的次數會落在期望值附近,但仍要用相鄰兩項的比確認。
二項分布的機率先增後減,用相鄰兩項的比和 1 比大小,就知道在哪個次數轉折。
03多選 4:三球投三箱
第 4 題答案 (1)(2)(5)。每個球有 3 個箱子可以選,共 33=27 種投法,機會均等。(1) 三個箱子都有球,就是三個球各進不同的箱子,有 3!=6 種,機率 276=92,對。(2) 恰有兩個箱子有球:先選哪兩個箱子有球,有 3 種;三個球投進這兩個箱子而且兩箱都不空,有 23−2=6 種,共 3×6=18 種,機率 2718=32,對。(3) 恰有一個箱子有球,就是三個球全進同一個箱子,有 3 種,機率 273=91,不是 271,錯。(4) 設空箱子的個數為 X:三箱都有球時 X=0,恰兩箱有球時 X=1,恰一箱有球時 X=2,所以 P(X=0)=276,P(X=1)=2718,P(X=2)=273。期望值 E(X)=0×276+1×2718+2×273=2724=98,不是 2720,錯。(5) E(X2)=1×2718+4×273=2730=910,變異數是 910−(98)2=8190−8164=8126,對。
(2) 也可以用扣的:全部 27 種扣掉三箱都有球的 6 種與只有一箱有球的 3 種,剩 27−6−3=18 種。(3) 的 271 是「全部投進指定的某一個箱子」的機率,少乘了箱子的 3 種選法。
先把空箱數每個值的機率列成分布表,期望值與變異數就照定義算。
04多選 5~6:比較二項分布
第 5 題答案 (2)(3)(4)。(1) X 的平均數是 10×0.5=5,Y 的平均數是 10×0.8=8,X 的比較小,錯。(2) X 的變異數是 10×0.5×0.5=2.5,Y 的變異數是 10×0.8×0.2=1.6,X 的比較大,對。(3) X 的成功機率是 0.5,所以 P(X=k)=P(X=10−k),分布左右對稱,P(X≤4)=P(X≥6)。全部機率的和是 1,所以 P(X≤4)=21−P(X=5),P(X≤5)=21+P(X=5),比 0.5 大,對。(4) 先算 Y 很大的那幾項:P(Y=10)=(0.8)10≈0.107,P(Y=9)=10×(0.8)9×0.2≈0.268,P(Y=8)=45×(0.8)8×(0.2)2≈0.302,這三項的和約 0.678,已經超過 0.5,所以 P(Y≤5) 一定小於 1−0.678=0.322,比 0.5 小,對。(5) 由 (4),P(Y>5)≥0.678;由 (3),P(X>5)=1−P(X≤5)<0.5。所以 P(Y>5)>P(X>5),選項的不等號方向相反,錯。
實際的值是 P(X≤5)=1024638≈0.623,P(Y≤5)≈0.033,P(Y>5)≈0.967,P(X>5)≈0.377。成功機率愈接近 0.5,二項分布的變異數愈大。
第 6 題答案 (1)(2)(5)。p1=C12(21)2=42=21;p2=C24(21)4=166=83;p3=C36(21)6=6420=165。一個骰子出現偶數點的機率是 63=21,所以 p4=C12(21)2=21。通分成 p1=168,p2=166,p3=165,p4=168。(1) 168>166,對。(2) 166>165,對。(3) 165<168,錯。(4) p4=p1,兩者相等,不是大於,錯。(5) 168>165,對。
硬幣愈多,「正反面剛好各半」的機率愈小,不是愈大。
成功機率是二分之一的二項分布左右對稱;比較機率時通分最清楚。
05多選 7、填充 I、J(第 7、16、17 題):複數的運算
第 7 題答案 (1)(3)。負數的平方根要先寫成 i 的倍數再運算:−3=3i,−6=6i,−9=3i,−18=32i,−2=2i。a=(3i)2=3i2=−3。b=6i×23i=218i2=3×(−1)=−3。c=3i27=i3=i23i=−3i。d=3i。e=2i32i=3。(1) a=b=−3,對。(2) b=−3,−c=3i,不相等,錯。(3) c=−3i=−d,對。(4) d=3i,−e=−3,不相等,錯。(5) a=−3,e=3,不相等,錯。 a×b=ab 與
ba=ba 在根號裡出現負數時不一定成立。例如
c 若直接寫成
−327=−9=3i 就差了一個負號。
第 16 題答案 −1。i 的次方每四個一循環:i, −1, −i, 1,而且連續四項的和是 i−1−i+1=0。從 i21 到 i99 共 99−21+1=79 項,79=4×19+3。把後面的 76 項(i24 到 i99)每四項一組,共 19 組,每組的和都是 0。剩下前三項:21 除以 4 餘 1,所以 i21=i,i22=−1,i23=−i,和是 i−1−i=−1。因此所求為 −1。
項數是 99−21+1=79,不是 78;先數對項數,再看剩下哪幾項。
第 17 題答案 41。分子分母同乘分母的共軛複數 1+2i:分母是 (1−2i)(1+2i)=1+4=5,分子是 (2a−i)(1+2i)=2a+4ai−i−2i2=(2a+2)+(4a−1)i。所以 z=52a+2+54a−1i。a 是實數,虛部是 54a−1,令它等於 0 得 a=41。
這時 z=52×41+2=21,是一個實數。
負數開根號先換成 i 再算;i 的次方四個一循環;除法乘上分母的共軛複數。
06填充 A、B(第 8、9 題):取出白球個數的期望值與變異數
第 8 題答案 56。從 5 顆球取出 3 顆,共 C35=10 種取法。設取出的白球個數為 X,白球只有 2 顆,X 可以是 0,1,2。P(X=0)=10C33=101;P(X=1)=10C12C23=106;P(X=2)=10C22C13=103。期望值 E(X)=0×101+1×106+2×103=1012=56 顆。
三個機率相加是 1,可以用來檢查。卷面只寫「取出 3 球」,沒有印取後是否放回;本頁依一次取出 3 球(取後不放回)作答,判讀的依據見下一題的說明。不放回時各次之間不獨立,不是二項分布。
第 9 題答案 259。沿用上一題的分布:E(X2)=0×101+1×106+4×103=1018=59。變異數是 E(X2)−(E(X))2=59−(56)2=2545−2536=259。
卷面沒有印取後是否放回。這一題的作答格是分子一位數、分母兩位數:不放回的 259 填得進去;取後放回時白球個數是二項分布 B(3,52),變異數是 2518,分子兩位數,填不進去。所以依不放回作答。
不放回的取球先列出機率分布表,再照定義算期望值與變異數。
07填充 C、D(第 10、11 題):得分的期望值、一次變換後的標準差
第 10 題答案 417。A、B 兩個選項已經答對,得分只看 C、D、E 三個選項猜錯幾個。每個選項只有「選」與「不選」兩種作答,用猜的時候答對與答錯的機率各是 21,三個選項互不影響,所以答錯的個數 X 是二項分布 B(3,21):P(X=0)=81,P(X=1)=83,P(X=2)=83,P(X=3)=81。對應的得分依序是 10、6、2、0 分。期望值是 10×81+6×83+2×83+0×81=810+18+6=834=417 分。
不管每個選項的正確作答是「選」還是「不選」,猜對的機率都是 21,所以不必知道正確答案是哪幾個。
第 11 題答案 156。設原本抽一次的獎額為 X 元,慶祝活動中的獎額是 Y=1.3X+100 元。每個值都加上同一個數,離散的程度不變;每個值都乘以 1.3,標準差也乘以 1.3。所以 Y 的標準差是 1.3×120=156 元。
期望值會變成 1.3×250+100=425 元,加上的 100 元只影響期望值、不影響標準差。題目給的期望值 250 元在求標準差時用不到。
隨機變數乘以一個數再加一個數:期望值照樣乘、照樣加,標準差只乘那個數的絕對值。
08填充 E、F(第 12、13 題):連續整數的機率與二項分布的標準差
第 12 題答案 91。把三粒骰子看成不同的骰子,共 63=216 種結果,機會均等。三個點數是連續整數的組合有 {1,2,3}、{2,3,4}、{3,4,5}、{4,5,6} 共 4 組;每一組的三個點數分配給三粒骰子有 3!=6 種,所以事件 A 有 4×6=24 種結果。機率是 21624=91。
三個點數要都不相同才可能連續;不要漏掉同一組點數分給三粒骰子的 6 種排法。
第 13 題答案 8。每次試驗事件 A 發生的機率是上一題的 91,各次獨立,所以 X 是二項分布 B(648,91)。變異數是 648×91×98=72×98=64,標準差是 64=8 次。 期望值是 648×91=72 次。標準差要記得開根號。
先算出單次試驗成功的機率,重複獨立試驗的成功次數就是二項分布。
09填充 G、H(第 14、15 題):直到成功為止的次數、被誤判的機率
第 14 題答案 25627。每次取出後放回,所以每一次取到紅球的機率都是 82=41,取到白球的機率都是 43,各次獨立。X=4 表示前 3 次都取到白球、第 4 次取到紅球,機率是 (43)3×41=6427×41=25627。
這是幾何分布:第 k 次才第一次成功的機率是「前 k−1 次都失敗」乘「第 k 次成功」,前面的失敗只有一種順序,不必再乘組合數。
第 15 題答案 3211。硬幣公正時,投擲 6 次出現正面的次數 X 是二項分布 B(6,21),P(X=k)=64Ck6。「出現正面 4 次以上」包含 4、5、6 次,被判定為非公正的機率是 P(X≥4)=64C46+C56+C66=6415+6+1=6422=3211。
「4 次以上」包含 4 次。照這個判定方式,一枚公正的硬幣有大約三分之一的機會被誤判。
直到第一次成功為止用幾何分布;固定次數裡成功幾次用二項分布,把符合條件的幾項加起來。
同一次段考的其他學校
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蘭陽女中 110 上 高三第一次段考數學哪幾題最容易錯?
多選第 3 題:要判斷哪個次數的機率最大,得用相鄰兩項的比,才知道機率在 60 次之前遞增、之後遞減。多選第 4 題:空箱子的個數要先列出機率分布,恰有一個箱子有球的機率容易少乘箱子的 3 種選法。多選第 7 題:負數的平方根要先換成 i 再乘除,直接把根號合併會差一個負號。填充 B(本頁第 9 題):一次取出 3 球是不放回,不能套二項分布的變異數公式。填充 I(本頁第 16 題):項數是 79 項,容易數成 78 項。詳解逐題寫在本頁。
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