御藍教育/段考卷/高三

段考詳解範圍:數列的極限、級數與無窮等比級數、函數(合成函數、反函數、高斯符號)、函數的極限與連續

蘭陽女中 112 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 19 題,照原卷順序

單選題 5 題(每題 4 分,共 20 分)、多選題 4 題(每題 8 分,共 32 分;全對得 8 分,答錯 1 個選項得 5 分,答錯 2 個選項得 3 分,未作答或答錯多於 2 個選項得零分)、選填題 10 題(A 到 I 每題 5 分,J 題 3 分,共 48 分;每一題格子全對才給分,答案為分數時需化為最簡分數,否則不計分),合計 100 分。答案已與學校公布的答案逐題核對。

一、單選題:每題 4 分,共 20 分
1
下列哪一個無窮數列為發散數列?
  1. (1) ⟨n1​⟩
  2. (2) ⟨3−n21​⟩
  3. (3) ⟨(π−3)n⟩
  4. (4) ⟨(5​−3)n⟩
  5. (5) ⟨tann60∘⟩
2
若 a=n→∞lim​(n22​+n24​+⋯+n22n​),求 a 為下列何值?
  1. (1) 0
  2. (2) 21​
  3. (3) 1
  4. (4) 2
  5. (5) 不存在
3
關於極限,下列的極限有幾個是整數? x→−1lim​(x100−2x−3),x→1lim​x+2x2+x+3​,x→2lim​x−2x+1​,x→1lim​(x−32x+1​+x+1x−1​),x→3lim​x−3x2−5x+6​
  1. (1) 1
  2. (2) 2
  3. (3) 3
  4. (4) 4
  5. (5) 5
4
求 x→0lim​x1​(4+2x1​−41​)=?
  1. (1) −81​
  2. (2) −41​
  3. (3) −21​
  4. (4) 0
  5. (5) 1
5
已知首項為 2 的無窮等比級數的和為 6,且其前 n 項的和 Sn​ 滿足 ∣6−Sn​∣<1001​,求 n 的最小值為何?
  1. (1) 13
  2. (2) 14
  3. (3) 15
  4. (4) 16
  5. (5) 17
二、多選題:每題 8 分 (全對得 8 分,答錯 1 個選項,可得 5 分;答錯 2 個選項,可得 3 分;未作答或答錯多於 2 個選項者,得零分) ,共 32 分。
6
已知數列 ⟨an​⟩,⟨bn​⟩,⟨cn​⟩,⟨dn​⟩,⟨en​⟩ 定義如下:an​=(−1)n;bn​=an​+an+1​;cn​=(3−10​​)n;dn​=31​cn​;en​=cn​1​,其中 n=1,2,3,… 下列選項中,試選出會發散的無窮級數。
  1. (1) n=1∑∞​an​
  2. (2) n=1∑∞​bn​
  3. (3) n=1∑∞​cn​
  4. (4) n=1∑∞​dn​
  5. (5) n=1∑∞​en​
7
某城市的計程車車資計費方式為:前 1250 公尺,基本收費 90 元,超過 1250 公尺的部分,每 200 公尺加收 5 元,不足 200 公尺以 200 公尺計算。已知搭乘 x 公尺所需支付的車資為 f(x)=⎩⎨⎧​a,90+5×(−[200b−x​]),​當 0<x≤1250當 x>1250​ 元,其中 a,b 為實數,符號 [  ] 為高斯符號,請選出正確的選項。
  1. (1) [π]=3
  2. (2) [−4.3]=−4
  3. (3) a=90
  4. (4) b=1450
  5. (5) 車資 500 元最多可搭乘 17650 公尺
8
對於無窮數列 ⟨an​⟩,⟨bn​⟩,⟨cn​⟩,選出正確的選項?(選項 (5) 的極限符號下方,卷面印的是 n→0,照卷面原樣)
  1. (1) 若 ⟨an​⟩,⟨bn​⟩ 均為發散數列,則 ⟨an​+bn​⟩ 必為發散數列
  2. (2) 若 n→∞lim​an​=0,則 n→∞lim​an​2=0
  3. (3) 若 n→∞lim​a2n​=1,則 n→∞lim​an​=1
  4. (4) 若 ⟨an​+bn​⟩ 為收斂數列,則 ⟨an​⟩,⟨bn​⟩ 均為收斂數列
  5. (5) 若 cn​=sinn1​,則 n→0lim​ncn​=0
9
已知函數 y=f(x) 的圖形如下:選出所有正確的選項。
  1. (1) x→1lim​f(x)=1
  2. (2) x→2lim​f(x) 不存在
  3. (3) x→3lim​f(x)=f(3)
  4. (4) x→3lim​f(x) 存在
  5. (5) x→4−lim​f(x)=2
載入中...
三、選填題:A-I 每題為 5 分,J 題為 3 分共 48 分,每一題格子全對才給分,答案為分數時,需化為最簡分數,否則不計分。(本頁第 10~19 題依序為卷面選填題 A~J)
10
求 x→3lim​x−3​1−x−x2​−11​= ____
11
求 k=1∑10​(6k2+2k) 之值為 ____
12
已知三次多項式滿足 x→1lim​x−1f(x)​=2,x→3lim​x−3f(x)​=6,求 f(0) 的值為 ____
13
設 f(x)=⎩⎨⎧​x−1x2−ax+3​,k,​x=1x=1​ 為連續函數,求數對 (a,k)= ____
14
已知 f(x)=xx−1​,g(x)=x−1x​,求 (g∘f)(−3) 的值 ____
15
甲、乙兩人輪流投擲一粒公正骰子,約定如下:當擲出點數為質數點時,此人獲勝;當擲出點數不為質數點時,改由另一人投擲。已知由甲先投擲,求甲獲勝的機率 ____
16
若 f(x)=21​x−23​,且 g(x),f(x) 互為反函數,則 g(x)=ax+b,求數對 (a,b) 為 ____
17
求 x→2lim​x−2(x−1)100−1​ 的值 ____
18
若 an​=n2+1​12​+n2+2​22​+⋯+n2+n​n2​,則 n→∞lim​n2an​​ 的值 ____
19
設 p=x→2023+lim​([x]+x−[x]​),q=x→2023−lim​([x]+x−[x]​),其中 [x] 表示不大於 x 的最大整數,試求 p+q 之值為 ____
02 · 答案

答案一覽,先對再看詳解

第 1 題(5)
第 2 題(3)
第 3 題(2)
第 4 題(1)
第 5 題(4)
第 6 題(1)(3)(4)
第 7 題(1)(3)(5)
第 8 題(2)(5)
第 9 題(1)(2)(4)(5)
第 10 題7
第 11 題2420
第 12 題−9
第 13 題(a,k)=(4,−2)
第 14 題4
第 15 題32​
第 16 題(a,b)=(2,3)
第 17 題100
第 18 題31​
第 19 題4046
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 1~2:數列的收斂與發散、先求和再取極限

第 1 題答案 (5)。(1) n1​ 趨近 0,收斂。(2) n21​ 趨近 0,所以 3−n21​ 趨近 3,收斂。(3) 是公比 π−3≈0.14 的等比數列,公比在 −1 與 1 之間,收斂到 0。(4) 是公比 5​−3≈−0.76 的等比數列,公比也在 −1 與 1 之間,收斂到 0。(5) tan60∘=3​,所以這是公比 3​≈1.73 的等比數列 ⟨(3​)n⟩,公比大於 1,各項愈來愈大、沒有上限,發散。
等比數列 ⟨rn⟩ 收斂的條件是 −1<r≤1;(4) 的公比是負的,但絕對值小於 1,正負交錯地趨近 0,仍然收斂。
第 2 題答案 (3)。括號內共 n 項,分母都是 n2,先合成一個分數:n22+4+⋯+2n​=n22(1+2+⋯+n)​=n2n(n+1)​=1+n1​。所以 a=n→∞lim​(1+n1​)=1。
不可以把每一項分別取極限得到 0+0+⋯+0=0:項數 n 也跟著變多,極限的加法性質只能用在固定的有限項。
等比數列先看公比;項數會跟著變多的和,先求和再取極限。

02單選 3~4:函數的極限

第 3 題答案 (2),有 2 個是整數。依序計算:第一個是多項式,直接代入得 (−1)100−2(−1)−3=1+2−3=0,是整數。第二個分母在 x=1 不為 0,代入得 1+21+1+3​=35​,不是整數。第三個當 x→2 時分母趨近 0、分子趨近 3,函數值的絕對值可以任意大,極限不存在。第四個代入得 −23​+20​=−23​,不是整數。第五個分子分母都趨近 0,先因式分解 x−3x2−5x+6​=x−3(x−2)(x−3)​=x−2(x=3),極限是 3−2=1,是整數。所以只有第一個與第五個是整數。
0 也是整數;極限不存在的那一個不能算進去。
第 4 題答案 (1)。先把括號內通分:4+2x1​−41​=4(4+2x)4−(4+2x)​=4(4+2x)−2x​。乘上 x1​ 後約去 x(x=0):x1​⋅4(4+2x)−2x​=4(4+2x)−2​=2(4+2x)−1​。令 x→0 得 2×4−1​=−81​。
先代入;分母為零時,看分子是不是也為零,再決定是約分還是極限不存在。

03單選 5、多選 6:無窮等比級數

第 5 題答案 (4)。設公比為 r,由 1−r2​=6 得 1−r=31​,r=32​。前 n 項的和 Sn​=1−32​2(1−(32​)n)​=6−6(32​)n,所以 ∣6−Sn​∣=6(32​)n。條件成為 6(32​)n<1001​,即 (23​)n>600。逐次平方:(23​)2=2.25,(23​)4=5.0625,(23​)8≈25.63,(23​)16≈656.8>600;而 (23​)15=(23​)16÷23​≈437.9<600。所以 n 的最小值是 16。
也可以用常用對數:n>log3−log2log600​≈0.1762.778​≈15.8,所以 n 最小是 16。
第 6 題答案 (1)(3)(4)。(1) an​=(−1)n,部分和依序是 −1,0,−1,0,…,在兩個值之間跳動,不會趨近一個定值,發散。(2) bn​=(−1)n+(−1)n+1=(−1)n(1−1)=0,每一項都是 0,部分和恆為 0,收斂。(3) cn​ 是公比 −310​​ 的等比數列,因為 10​>3,公比的絕對值大於 1,無窮等比級數發散。(4) dn​=31​cn​ 的公比同樣是 −310​​,首項不為 0,發散。(5) en​=cn​1​=(−10​3​)n,公比的絕對值 10​3​≈0.95<1,收斂。
題目要選的是「會發散」的級數。無窮等比級數在首項不為 0 時,收斂的條件是公比的絕對值小於 1;(1) 的公比是 −1,不合這個條件。
無窮等比級數只在公比的絕對值小於 1 時收斂;總和與部分和的差也是一個等比數列。

04多選 7:高斯符號與車資

第 7 題答案 (1)(3)(5)。(1) 3≤π<4,所以 [π]=3,對。(2) 不大於 −4.3 的最大整數是 −5(−4 比 −4.3 大),錯。(3) 前 1250 公尺收基本費 90 元,所以 a=90,對。(4) 超過 1250 公尺時,設 t=200x−1250​,加收的次數是「不小於 t 的最小整數」(不足 200 公尺也算一次),而這個數正好等於 −[−t]。例如 t=0.3 時 −[−0.3]=−(−1)=1;t=2 時 −[−2]=2。所以 −[200b−x​]=−[−200x−1250​],即 b=1250,錯。也可以代數字檢查:若 b=1450,搭 1251 公尺時 [200199​]=0,車資仍是 90 元,與「超過就加收 5 元」不合。(5) 90+5m=500 得加收次數 m=82,所以超過的部分最多 82×200=16400 公尺,最多可搭 1250+16400=17650 公尺(再多 1 公尺就是 505 元),對。
高斯符號是無條件捨去到整數(往數線左邊取),負數要特別小心;要做無條件進位時,先變號、取高斯、再變號。
無條件進位可以寫成先變號、取高斯符號、再變號。

05多選 8:數列極限的性質與反例

第 8 題答案 (2)(5)。(1) 取 an​=n、bn​=−n,兩個都發散,但 an​+bn​=0 收斂,錯。(2) 兩個收斂數列的積的極限等於極限的積,n→∞lim​an​2=0×0=0,對。(3) 取 an​ 在 n 為偶數時是 1、n 為奇數時是 0,則 a2n​=1 的極限是 1,但 ⟨an​⟩ 在 0 與 1 之間跳動,發散,錯。(4) 同 (1) 的例子,an​+bn​ 收斂但 an​、bn​ 都發散,錯。(5) 卷面印的是 n→0。照卷面把 n 看成趨近 0 的實數:因為 −1≤sinn1​≤1,所以 −∣n∣≤nsinn1​≤∣n∣,兩邊都趨近 0,由夾擠定理知極限是 0,照卷面的寫法是對的,學校公布的答案也選了這一項。
(5) 要留意:數列的足碼 n 是正整數,一般只討論 n→∞。如果這個選項是 n→∞,那麼 nsinn1​ 會趨近 1 而不是 0(例如 n=1000 時約為 0.9999998),選項就不成立。本頁答案照卷面印的 n→0 判斷。
和收斂不代表各自收斂;只有一部分的項收斂也不代表整個數列收斂,舉反例最快。

06多選 9:由圖形讀極限

第 9 題答案 (1)(2)(4)(5)。(1) x 從左右兩邊靠近 1 時,圖形都靠近點 (1,1),極限是 1,對。(2) x 從左邊靠近 2 時圖形一直往上衝,從右邊靠近 2 時圖形在下方,兩邊不會靠近同一個數,極限不存在,對。(3) x 從左右兩邊靠近 3 時,圖形都靠近空心點 (3,1),所以 x→3lim​f(x)=1;但實心點在 (3,2),f(3)=2,兩者不相等,錯。(4) 承 (3),極限存在(等於 1),對。(5) x 從左邊靠近 4 時,圖形沿斜線段靠近實心點 (4,2),左極限是 2,對。
極限只看「靠近時」圖形往哪裡去,與那一點本身的函數值無關;實心點才是函數值。x=4 的右極限是 1,與左極限不同。
讀圖求極限時,分別看左邊與右邊靠近的高度;空心點是極限的位置,實心點是函數值。

07選填 A~C(第 10~12 題):絕對值的極限、求和公式、由極限決定多項式

第 10 題答案 7。x 在 3 附近時,1−x−x2 接近 1−3−9=−11,是負的,所以 ​1−x−x2​=x2+x−1。分子成為 x2+x−1−11=x2+x−12=(x−3)(x+4),與分母約去 x−3 後剩下 x+4,極限是 3+4=7。
絕對值要先判斷 x 在 3 附近時裡面的正負,再去掉絕對值;不能直接把絕對值拿掉。
第 11 題答案 2420。k=1∑10​k2=610×11×21​=385,k=1∑10​k=210×11​=55。所以原式 =6×385+2×55=2310+110=2420。
第 12 題答案 −9。x→1 時分母 x−1 趨近 0,極限卻存在,所以分子也要趨近 0,即 f(1)=0;同理 f(3)=0。f(x) 是三次多項式,可設 f(x)=(x−1)(x−3)(ax+b)。第一個極限:x→1lim​(x−3)(ax+b)=−2(a+b)=2,得 a+b=−1。第二個極限:x→3lim​(x−1)(ax+b)=2(3a+b)=6,得 3a+b=3。兩式相減得 a=2,b=−3,所以 f(x)=(x−1)(x−3)(2x−3),f(0)=(−1)(−3)(−3)=−9。
分母趨近 0 而極限存在,分子一定也趨近 0,這是設因式的依據。
分母趨近零而極限存在時,分子也必須趨近零,由此找出公因式。

08選填 D、E、G(第 13、14、16 題):連續、合成函數與反函數

第 13 題答案 (a,k)=(4,−2)。f(x) 在 x=1 連續,表示 x→1lim​x−1x2−ax+3​ 存在而且等於 f(1)=k。分母趨近 0,所以分子在 x=1 的值也要是 0:1−a+3=0,a=4。這時 x−1x2−4x+3​=x−1(x−1)(x−3)​=x−3(x=1),極限是 1−3=−2,所以 k=−2。
x=1 的地方 f(x) 是分母不為 0 的有理函數,本來就連續;整個函數連續只需要再檢查 x=1。
第 14 題答案 4。(g∘f)(−3)=g(f(−3))。先算 f(−3)=−3−3−1​=34​,再算 g(34​)=34​−134​​=31​34​​=4。
g∘f 是先算 f 再算 g,順序不能顛倒。
第 16 題答案 (a,b)=(2,3)。令 y=21​x−23​,解出 x:2y=x−3,x=2y+3。把 x,y 對調得反函數 g(x)=2x+3,所以 a=2,b=3。檢查:f(g(x))=21​(2x+3)−23​=x。
連續就是極限值等於函數值;反函數是把對應關係倒過來,解出 x 再對調。

09選填 F(第 15 題):輪流擲骰子

第 15 題答案 32​。骰子的質數點是 2,3,5,每一次擲出質數點的機率是 63​=21​,擲不出的機率也是 21​。甲在第 1,3,5,… 次投擲。甲在第 1 次就獲勝的機率是 21​;在第 3 次獲勝,表示前兩次都沒有人擲出質數點,機率是 (21​)2⋅21​;在第 5 次獲勝的機率是 (21​)4⋅21​;依此類推。甲獲勝的機率是首項 21​、公比 41​ 的無窮等比級數的和:1−41​21​​=32​。
乙獲勝的機率是 41​+161​+⋯=1−41​41​​=31​,兩人的機率相加是 1,可以用來檢查。
輪流進行、直到有人成功為止的機率,把各輪的機率列出來就是無窮等比級數。

10選填 H~J(第 17~19 題):高次式的極限、夾擠定理、左右極限

第 17 題答案 100。令 t=x−1,則 x→2 時 t→1,而且 x−2=t−1,原式成為 t→1lim​t−1t100−1​。因為 t100−1=(t−1)(t99+t98+⋯+t+1),約去 t−1 後剩下 t99+t98+⋯+t+1,共 100 項;令 t→1,每一項都趨近 1,極限是 100。
tn−1=(t−1)(tn−1+tn−2+⋯+1),括號裡共有 n 項。
第 18 題答案 31​。各項的分母不同,沒辦法直接相加,改用夾擠定理。分母中 n2+1​ 最小、n2+n​ 最大,所以 n2+n​12+22+⋯+n2​≤an​≤n2+1​12+22+⋯+n2​,其中 12+22+⋯+n2=6n(n+1)(2n+1)​。各除以 n2:左邊是 6n2n2+n​n(n+1)(2n+1)​,分子分母同除以 n3 得 61+n1​​(1+n1​)(2+n1​)​,極限是 6×11×2​=31​;右邊同樣化成 61+n21​​(1+n1​)(2+n1​)​,極限也是 31​。由夾擠定理,n→∞lim​n2an​​=31​。
把每一項的分母都換成最大的,整個和變小;都換成最小的,整個和變大,這樣就得到上下界。
第 19 題答案 4046。x 從右邊靠近 2023 時(2023<x<2024),[x]=2023,x−[x]​=x−2023​ 趨近 0,所以 p=2023+0=2023。x 從左邊靠近 2023 時(2022<x<2023),[x]=2022,x−[x]​=x−2022​ 趨近 1​=1,所以 q=2022+1=2023。因此 p+q=4046。
從左邊靠近整數時,高斯符號的值是少 1 的那個整數,但根號裡的小數部分趨近 1,兩者正好補回來,所以這個函數在 x=2023 的左右極限相等。
分母各不相同的和用夾擠定理;有高斯符號的極限要分左右兩邊,先把高斯符號換成確定的整數。

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蘭陽女中 112 上 高三第一次段考數學的答案在哪裡?

本頁列出全部 19 題的答案;答案由御藍教育逐題重新計算。

蘭陽女中 112 上 高三第一次段考數學哪幾題最容易錯?

多選第 7 題:加收次數是無條件進位,要看出它等於先變號、取高斯符號、再變號,才能定出 b 是 1250 而不是 1450。多選第 8 題的選項 5:卷面印的是 n 趨近 0,照卷面用夾擠定理得到 0;若是 n 趨近無限大,結果會是 1。選填 C(本頁第 12 題):由兩個極限存在先推出 1 與 3 都是多項式的根,再設因式。選填 I(本頁第 18 題):各項分母不同,要把分母全部換成最大與最小的來夾。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。

題目取自蘭陽女中 112 學年度上學期 高三第一次段考 數學甲,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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