御藍教育/段考卷/高一

段考詳解範圍:實數與根式、絕對值、指數與算幾不等式

興大附中 111 上
高一第一次段考
數學試題、答案與詳解

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01 · 試題

原卷 17 題,照原卷順序

單選題 5 題(20 分)、多重選題 4 題(32 分)、選填題 8 題(48 分),合計 100 分。答案已與學校公布的答案逐題核對。

一、單選題(占 20 分)|說明:第 1 題至第 5 題,每題有 5 個選項,其中只有一個是正確或最適當的選項,請畫記在答案卡之「選擇(填)題答案區」。各題答對者,得 4 分;答錯、未作答或畫記多於一個選項者,該題以零分計算。
1
數線上有五點,依序由左到右為 A(a),B(b),C(c),D(d),E(e),若 AB:BC:CD:DE=1:3:1:2。請選出正確的選項。
  1. (1) e=23d+b​
  2. (2) c=2b+e​
  3. (3) d=75a+2e​
  4. (4) b=76a+d​
  5. (5) a=7e
2
設 a 為整數。已知 3a​<29​<3a+1​,則 a 的值為下列哪一個選項?
  1. (1) 15
  2. (2) 16
  3. (3) 17
  4. (4) 18
  5. (5) 19
3
「十二平均律」是鋼琴音階的依循規則:每一個音的弦長都是前一個音弦長的 122​。若第一個音弦長為 16,試問第幾個音的弦長為 64?
  1. (1) 22
  2. (2) 23
  3. (3) 24
  4. (4) 25
  5. (5) 26
4
設 −2≤x≤3,1≤y≤4,則 xy+y 的最小值為下列哪一個選項?
  1. (1) 16
  2. (2) 7
  3. (3) 4
  4. (4) −4
  5. (5) −7
5
選出數值最大的選項。
  1. (1) 119​−118​
  2. (2) 120​−119​
  3. (3) 121​−120​
  4. (4) 122​−121​
  5. (5) 123​−122​
二、多重選題(占 32 分)|說明:第 6 題至第 9 題,每題有 5 個選項,其中至少有一個是正確的選項,請將正確選項畫記在答案卡之「選擇(填)題答案區」。各題之選項獨立判定,所有選項均答對者,得 8 分;答錯 1 個選項者,得 4.8 分;答錯 2 個選項者,得 1.6 分;答錯多於 2 個選項或所有選項均未作答者,該題以零分計算。
6
請選出正確的選項。
  1. (1) 0.34<0.343
  2. (2) 992.3×109​−123.23 為整數
  3. (3) 分數 6526​ 可化成有限小數
  4. (4) 0.256=30077​
  5. (5) 2401​​ 為無理數
7
若 15+176​​ 的整數部分為 a,小數部分為 b。請選出正確的選項。
  1. (1) a=2
  2. (2) b=−3+11​
  3. (3) ab=−6+211​
  4. (4) b1​=1111​​
  5. (5) a+b−22a−b−3​=11−11+1011​​
8
若 a、b 都為無理數且 a+b 為有理數,則下列哪個選項一定是無理數?
  1. (1) 32a+b​
  2. (2) a−b
  3. (3) a⋅b
  4. (4) ∣a∣+∣b∣
  5. (5) a2+b2
9
設 a、b、c、d 為實數,請選出正確的選項。
  1. (1) 若 a+b2​=c+d2​,則 a=c 且 b=d
  2. (2) (6​−10​)a2≥(1−5​)a2
  3. (3) 若 a<b,則 55a+b​<63a+2b​
  4. (4) 若 a2>b2,則 ∣a∣>∣b∣
  5. (5) 若 a>b>c>d>0,則 a>c+dac+bd​>b
三、選填題(占 48 分)|說明:1. 第 A 至 H 題,將答案畫記在答案卡之「選擇(填)題答案區」所標示的列號(10–26)。2. 每題完全答對給 6 分,答錯不倒扣,未完全答對不給分。(本頁第 10~17 題依序為原卷的 A~H 題)
10
729−31​+3252​+(271​)−31​= ____。
11
已知 x31​+x−31​=3,求 x+x−1 的值為 ____。
12
設 x,y 為實數,∣x−3∣<2,∣y−5∣<3,使 ∣xy−10∣<k 成立之最小 k 值為 ____。
13
求絕對值不等式 ∣x∣+2∣x−2∣>5,的範圍為 x< ____ 或 x> ____。(全對才給分)
14
設 a,b 為實數,若 ∣ax+3∣≥b 的解為 x≥7 或 x≤−1,求 a+b= ____。
15
設 x,y,z 均為實數,且 xyz=0,並滿足 3x=5y=(315​)z,求 xyyz+xz​= ____。
16
如圖,△ABC 為直角三角形且 PTCR 為矩形,已知 PR=3,PT=2,求 △ABC 面積的最小值為 ____。
載入中...
17
愛因斯坦認為極大的飛行速度會使得飛行物體的時間減慢,並提出:「太空人以光速的 x 倍(0<x<1)進行 t 年的太空旅行(太空人老了 t 歲);旅行結束後返回地球,地球上已經過了 1−x2​t​ 年(地球上的人老了 1−x2​t​ 歲)。」某年,A 太空人 29 歲,他有位 3 歲的兒子。此年,該太空人以光速的 54​ 倍進行 t 年的太空旅行;旅行結束後返回地球,太空人發現他跟兒子的年紀竟然一樣。試問,根據上述理論,A 太空人旅行了 ____ 年。
02 · 答案

答案一覽,先對再看詳解

第 1 題(2)
第 2 題(2)
第 3 題(4)
第 4 題(4)
第 5 題(1)
第 6 題(2)(3)(4)
第 7 題(2)(5)
第 8 題(1)(2)
第 9 題(2)(4)(5)
第 10 題964​
第 11 題18
第 12 題30
第 13 題x<−31​ 或 x>3
第 14 題3
第 15 題3
第 16 題12
第 17 題39
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 1~5:分點、根式的範圍、指數與比大小

第 1 題答案 (2)。設 AB=k(k>0),則 b=a+k,c=a+4k,d=a+5k,e=a+7k。(1) 23d+b​=24a+16k​=2a+8k,和 e=a+7k 不是同一個式子。(2) 2b+e​=22a+8k​=a+4k=c,成立。(3) 75a+2e​=77a+14k​=a+2k,不等於 d=a+5k。(4) 76a+d​=77a+5k​=a+75​k,不等於 b=a+k。(5) a=7e 與五點的位置沒有必然關係,例如 a=0、k=1 時 e=7,a=7e。
BC:CE=3:3=1:1,所以 C 是 BE 的中點,這就是選項 (2)。
第 2 題答案 (2)。各項同乘 3:a<329​<a+1,而 329​=9×29​=261​。因為 162=256<261<289=172,所以 16<261​<17,整數 a=16。
第 3 題答案 (4)。122​=2121​。第 n 個音是從第一個音乘了 n−1 次,弦長為 16×(2121​)n−1=16×212n−1​。令它等於 64:212n−1​=4=22,所以 12n−1​=2,n=25。
乘 12 次才變成 2 倍,變成 4 倍要乘 24 次;從第一個音起算,乘 24 次到的是第 25 個音,不是第 24 個。
第 4 題答案 (4)。xy+y=y(x+1)。由 −2≤x≤3 得 −1≤x+1≤4,又 1≤y≤4,y 是正數。要讓乘積最小,x+1 取負的 −1,再讓正數 y 盡量大取 4:最小值是 4×(−1)=−4(此時 x=−2,y=4)。
若 x+1≥0,乘積不會是負的;若 x+1<0,則 x+1≥−1 且 y≤4,乘積 ≥−4。所以 −4 確實是最小值。
第 5 題答案 (1)。把每一個都有理化:n+1​−n​=n+1​+n​(n+1​−n​)(n+1​+n​)​=n+1​+n​1​。五個選項的分子都是 1,分母依序是 119​+118​、120​+119​、……、123​+122​,越來越大。分母最小的值最大,所以是 (1)。
兩個很接近的根式相減,先有理化成「分子是 1」的形式,再比分母。

02多重選 6~9:循環小數、雙重根式、有理數與無理數、不等式

第 6 題答案 (2)(3)(4)。(1) × 0.34=0.343434⋯,0.343=0.3434343⋯,兩個是同一個數(都等於 9934​),應該是相等,不是小於。(2) ○ 992.3×109​=9923×108​,123.23=123+9923​,相減得 9923(108−1)​−123。108−1=99999999=99×1010101,所以等於 23×1010101−123=23232323−123=23232200,是整數。(3) ○ 6526​=52​=0.4。(4) ○ 0.256=900256−25​=900231​=30077​。(5) × 2401=492,2401​=49,49​=7,是有理數。
(1) 用分數檢查:0.343=990343−3​=990340​=9934​。(3) 要先約分,再看分母是不是只有 2 和 5 的質因數。
第 7 題答案 (2)(5)。176​=244​,所以 15+176​=11+4+211×4​=(11​+4​)2,15+176​​=11​+2。因為 3<11​<4,所以 5<11​+2<6,整數部分 a=5,小數部分 b=11​+2−5=11​−3。(1) × a=5。(2) ○。(3) × ab=511​−15。(4) × b1​=11​−31​=11−911​+3​=211​+3​。(5) ○ 分子 2a−b−3=10−(11​−3)−3=10−11​,分母 a+b−2=11​,所以原式 =11​10−11​​=111011​−11​。
雙重根式 p+2q​​:找兩個數相加是 p、相乘是 q。這裡要先把 176​ 改寫成 244​,再找相加 15、相乘 44 的兩數 11 與 4。
第 8 題答案 (1)(2)。設 a+b=r(有理數),則 b=r−a。(1) ○ 32a+b​=3a+r​;假如它是有理數 q,則 a=3q−r 也是有理數,與 a 是無理數矛盾,所以一定是無理數。(2) ○ a−b=2a−r;假如它是有理數 q,則 a=2q+r​ 是有理數,矛盾。(3) × 取 a=2​、b=−2​,ab=−2。(4) × 取 a=2​、b=2−2​(兩個都是正的無理數,和為 2),∣a∣+∣b∣=2。(5) × 取 a=2​、b=−2​,a2+b2=4。
「一定是無理數」要用反證法說明;「不一定」只要舉出一組讓它變成有理數的例子。
第 9 題答案 (2)(4)(5)。(1) × 題目只說是實數。取 a=2​、b=0、c=0、d=1,兩邊都是 2​,但 a=c。(a,b,c,d 都是有理數時才成立。)(2) ○ 先比 6​−10​ 與 1−5​,也就是比 6​+5​ 與 1+10​:兩個都是正數,平方後是 11+230​ 與 11+210​,前者大,所以 6​−10​>1−5​。兩邊同乘 a2≥0,得 (6​−10​)a2≥(1−5​)a2(a=0 時等號成立)。(3) × 取 a=1、b=2:左邊 57​,右邊 67​,左邊比較大。(4) ○ a2=∣a∣2,b2=∣b∣2;∣a∣、∣b∣ 都不是負數,平方大的本身就大。(5) ○ c+dac+bd​−b=c+dac−bc​=c+dc(a−b)​>0,a−c+dac+bd​=c+dad−bd​=c+dd(a−b)​>0,所以它介於 b 與 a 之間。
(3) 的左邊是 a+5b​,不是 a、b 之間的分點(分點的係數和要等於分母,例如 65a+b​)。(5) 的中間那個數是數線上把 a、b 兩點依 d:c 分出來的內分點。
判斷「恆成立」的敘述,舉得出一個反例就是錯的;要說它對,就要用式子推出來。

03選填 A~H(第 10~17 題):指數計算、絕對值不等式、算幾不等式

第 10 題729=36,所以 729−31​=3−2=91​。32=25,所以 3252​=22=4。271​=3−3,所以 (271​)−31​=31=3。相加:91​+4+3=964​。
第 11 題令 u=x31​,則 x−31​=u1​,已知 u+u1​=3,所求是 u3+u31​。兩邊立方:(u+u1​)3=u3+3u+u3​+u31​=u3+u31​+3(u+u1​)。所以 27=x+x−1+3×3,x+x−1=18。
用到 (p+q)3=p3+q3+3pq(p+q),這裡 pq=u⋅u1​=1。
第 12 題∣x−3∣<2 即 1<x<5;∣y−5∣<3 即 2<y<8。x、y 都是正數,所以 1×2<xy<5×8,即 2<xy<40,−8<xy−10<30。因此 ∣xy−10∣<30 一定成立;而 x 接近 5、y 接近 8 時 xy−10 可以任意接近 30,所以 k 不能比 30 小。最小的 k 是 30。
xy−10 的範圍是 −8 到 30,兩邊不對稱,k 要取絕對值比較大的那一端。
第 13 題兩個絕對值在 x=0 與 x=2 變號,分三段。x<0:−x+2(2−x)=4−3x>5,x<−31​,與前提取交集得 x<−31​。0≤x<2:x+2(2−x)=4−x>5,x<−1,與前提沒有交集。x≥2:x+2(x−2)=3x−4>5,x>3。合起來是 x<−31​ 或 x>3。
每一段解出來的範圍都要和那一段的前提取交集,最後再把三段合起來。
第 14 題解的兩個端點 x=7 與 x=−1 正好讓等號成立:∣7a+3∣=b,∣−a+3∣=b。所以 7a+3=−a+3 或 7a+3=−(−a+3)。前者得 a=0,這時不等式變成 3≥b,解不會是題目給的樣子,不合;後者得 6a=−6,a=−1,b=∣(−1)(−1)+3∣=4。檢查:∣−x+3∣≥4 即 ∣x−3∣≥4,解為 x≥7 或 x≤−1,符合。所以 a+b=−1+4=3。
也可以從距離看:解是「與 3 的距離至少 4」,即 ∣x−3∣≥4,而 ∣ax+3∣=∣a∣​x+a3​​,對照得 −a3​=3。
第 15 題設 3x=5y=(315​)z=k。x=0,所以 k=1。(315​)z=153z​。把三個式子各開成 3=kx1​,5=ky1​,15=kz3​。因為 15=3×5,所以 kz3​=kx1​⋅ky1​=kx1​+y1​,得 z3​=x1​+y1​。所求 xyyz+xz​=z(x1​+y1​)=z⋅z3​=3。
先把所求拆成 xz​+yz​,就知道需要的是 x1​、y1​ 與 z1​ 的關係。
第 16 題設 BT=s,AR=t(都是正數)。PTCR 是矩形,所以 TC=PR=3,RC=PT=2,且 PT 平行 AC、PR 平行 BC。直角三角形 PBT 與 APR 的對應角相等,兩者相似:PTBT​=ARPR​,即 2s​=t3​,st=6。△ABC 的面積 =21​BC⋅AC=21​(s+3)(t+2)=21​(st+2s+3t+6)=21​(12+2s+3t)。由算幾不等式 2s+3t≥22s⋅3t​=236​=12,所以面積 ≥21​(12+12)=12。等號在 2s=3t 時成立,配合 st=6 得 s=3、t=2,確實做得到。最小值是 12。
面積最小時 BC=6、AC=4,P 正好是斜邊 AB 的中點。題目的圖只是示意,不是面積最小時的形狀。
第 17 題x=54​ 時 1−x2​=1−2516​​=259​​=53​,所以地球上經過 53​t​=35t​ 年。回到地球時,太空人 29+t 歲,兒子 3+35t​ 歲。兩者相等:29+t=3+35t​,26=32t​,t=39。
檢查:太空人 29+39=68 歲;地球上過了 65 年,兒子 3+65=68 歲。
含絕對值的題目先換成不含絕對值的範圍;求極值時先找出「乘積固定」的關係,再用算幾不等式,最後檢查等號做不做得到。

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多重選第 6 題選項 (1) 的兩個循環小數寫法不同但其實是同一個數;多重選第 9 題選項 (1) 只說是實數、沒有說是有理數,選項 (3) 的左邊不是分點,要代數字檢查;選填 C 題(本頁第 12 題)乘積的範圍兩邊不對稱,要取比較大的那一端;選填 G 題(本頁第 16 題)要先用相似三角形找出乘積固定的關係,才能用算幾不等式。詳解逐題寫在本頁。

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