御藍教育/段考卷/高一

段考詳解範圍:數與式(實數與根式、絕對值、指數與算幾不等式、常用對數)

竹科實中 114 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 19 題,照原卷順序

多選題 4 題(20 分)、填充題 13 題共 14 格(70 分)、混合題 1 題組 2 小題(10 分)

第壹部分:選擇(填)題(占 90 分) 一、多選題(占 20 分)說明:第 1 題至第 4 題,每題 5 分。(5-3-1-0)
1
請問下列敘述哪些正確?
  1. (1) 設 x 為實數,若 x3,x8 皆為有理數,則 x2025 必為有理數
  2. (2) 實數 a,b,c,d 滿足 a+b5​=c+d5​,則 a=c 且 b=d
  3. (3) 設 a,b 為有理數,則 3​+13​a+b​ 為無理數
  4. (4) 3(−2)3​=2
  5. (5) (25​−52​)2​=25​−52​
2
設 ∣a∣>∣b∣,則下列哪些為真?
  1. (1) ∣a∣>0 且 ∣b∣>0
  2. (2) ∣a∣+b>0
  3. (3) b(a+b)>0
  4. (4) a(a+∣b∣)>0
  5. (5) (a−b)(a+b)>0
3
給定 k∈R,考慮方程式 ∣x+2​∣+∣x−3​∣=k,則下列敘述何者正確?
  1. (1) 若 k=−2​,此方程式恰有一解
  2. (2) 若 k=3​,此方程式無解
  3. (3) 若 k=10​,此方程式有兩個解
  4. (4) 無論 k 的值為何,此方程式最多可能有兩個解
  5. (5) 對於所有的 x∈R,都存在 k 使 x 是方程式的解
4
已知 10x=9−45​,則下列敘述何者正確?
  1. (1) x=log(9−45​)
  2. (2) x<−1.25
  3. (3) 102x​+10−2x​∈Z
  4. (4) 102x+10−2x∈/Q
  5. (5) 104x+10−4x∈Q
二、填充題(占 70 分)說明:第 5 題至第 17 題,每格 5 分。
5
如果把 10012025​ 轉換成小數形式,請問:小數點後 100 位數為 ____。
6
給定實數 x>y,試比較 a=52x+3y​,b=73x+4y​,c=25x−3y​,d=1−x+2y​ 的大小: ____。
7
設 a 為大於 0 的實數,試化簡 3a29​×a−3​​×3a−7​×3a​​= ____。
8
設 a>0,b>0,且 ab=49,求 a9​+b4​+3 的最小值為 ____,此時 (a,b)= ____。
9
若 x=10​−3,試問 x3−x31​= ____。
10
設 a,b,c∈R 且 a=0,若 5a=2b=10c​,則 ac​+bc​= ____。
11
若 loga​=10.29,求 a 的最高位數字為 ____。
12
滿足 (72​)n<100001​ 的最小正整數 n= ____。
13
若滿足 ​x−72​​<a 之整數解恰有 4 個,則實數 a 之範圍為 ____。
14
若 17−44+23​​​ 之整數部分為 a,小數部分為 b,試問 a−b= ____。
15
試求:不等式 ∣x+1∣+2∣x−3∣≥x+7 之解的範圍 ____。
16
試求:方程式 ​∣x2−2∣−2​=x 所有解的和為 ____。
17
「藥物半衰期」是指藥物在體內濃度減少一半所需的時間。某藥物的半衰期為 6 小時,初始劑量為 200 毫克,為了避免副作用,醫生建議病患在體內藥物含量降到 30 毫克以下再服用下一劑。若每次皆服用 200 毫克,請問每次服藥間隔至少要幾小時?(答案四捨五入至整數小時)
第貳部分:混合題(占 10 分)說明:本部分共有 1 題組,每一子題配分標於題末。限在標示題號作答區內作答。選擇題與「非選擇題作圖部分」使用 2B 鉛筆作答,更正時,應以橡皮擦擦拭,切勿使用修正液(帶)。非選擇題由左而右橫式書寫,作答時必須寫出計算過程或理由,否則將酌予扣分。
18-19 題組(第 18~19 題) 影印店中常用的最大影印紙是 A3,將長邊對折裁成兩半後就是家中印表機的 A4 影印紙。用相同方法把 A4 再裁一半,就是 A5,以此類推。
18
已知 A3,A4,…這類型號的影印紙的長寬比例,對半裁切後依然維持相同的長寬比。請問長與寬的比值必須要是多少?(非選擇題,6 分)
19
A5 紙的寬度約為 14.85 公分,估計 A3 紙的長度約為多少公分。(非選擇題,4 分)(答案請四捨五入至 3 位有效數字)
02 · 答案

答案一覽,先對再看詳解

第 1 題(1)
第 2 題(2)(4)(5)
第 3 題(2)(3)(5)
第 4 題(1)(2)(5)
第 5 題9
第 6 題c>b>a>d
第 7 題1
第 8 題最小值 733​;(a,b)=(221​, 314​)
第 9 題−234
第 10 題2
第 11 題3
第 12 題8
第 13 題712​<a≤716​
第 14 題5−23​
第 15 題x≤0 或 x≥6
第 16 題1+17​
第 17 題17 小時
第 18 題2​
第 19 題約 42.0 公分
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多選 1~4:有理數與無理數、絕對值、log 的意義

第 1 題答案 (1)。(1) 對:x=0 時 x2025=0;x=0 時 x9=(x3)3 是有理數,x=x8x9​ 是兩個有理數相除,所以 x 是有理數,x2025 也是有理數。(2) 錯:a,b,c,d 只說是實數,取 a=5​、b=0、c=0、d=1,兩邊都是 5​,但 a=c。(3) 錯:取 a=b=1,分式等於 1,是有理數。(4) 錯:3(−2)3​=3−8​=−2。(5) 錯:25​=20​<50​=52​,25​−52​ 是負的,所以 (25​−52​)2​=52​−25​。
(2) 要在 a,b,c,d 都是有理數時才能比較係數。(3) 只要 a=b,分式就等於 a,是有理數。
第 2 題答案 (2)(4)(5)。(1) 錯:b 可以是 0(例如 a=1、b=0)。(2) 對:∣a∣+b>∣b∣+b≥0。(3) 錯:取 a=2、b=−1,b(a+b)=−1<0。(4) 對:∣a∣>∣b∣≥0 所以 a=0。a>0 時 a+∣b∣>0,乘積為正;a<0 時 a+∣b∣=−∣a∣+∣b∣<0,負乘負仍為正。(5) 對:(a−b)(a+b)=a2−b2=∣a∣2−∣b∣2>0。
∣b∣+b 在 b≥0 時是 2b、在 b<0 時是 0,所以一定不小於 0。
第 3 題答案 (2)(3)(5)。∣x+2​∣+∣x−3​∣ 是數線上 x 到 −2​ 與到 3​ 的距離和:x 在兩點之間(含端點)時等於 2​+3​,在兩點之外時大於 2​+3​,而且離得越遠越大。所以 k<2​+3​ 時無解,k=2​+3​ 時有無限多解,k>2​+3​ 時左右各一個解。(1) 錯:k<0,無解。(2) 對:3​<2​+3​,無解。(3) 對:(2​+3​)2=5+26​=5+24​<5+25​=10,所以 10​>2​+3​,有兩個解。(4) 錯:k=2​+3​ 時,−2​≤x≤3​ 都是解。(5) 對:任給一個 x,取 k 等於左式在這個 x 的值即可。
(3) 的 10​≈3.162 與 2​+3​≈3.146 很接近,用平方比較才可靠。
第 4 題答案 (1)(2)(5)。9−45​=(5​−2)2,所以 102x​=5​−2,10−2x​=5​−21​=5​+2。(1) 對:這就是 log 的定義。(3) 錯:102x​+10−2x​=25​,不是整數。(4) 錯:10x+10−x=(25​)2−2=18,102x+10−2x=182−2=322,是有理數。(5) 對:104x+10−4x=3222−2=103682,是有理數。(2) 對:0<104x<1,所以 10−4x>103681>105,得 −4x>5,x<−1.25。
(2) 也可以用近似值檢查:9−45​≈0.0557,而 10−1.25=1010​​1​≈0.0562,前者較小,所以 x<−1.25;兩數很接近,要算到小數第四位。
絕對值的和 ∣x−p∣+∣x−q∣ 看成數線上到兩點的距離和,最小值是兩點的距離;t+t1​ 型的式子每平方一次再減 2,就得到下一層 t2+t21​。

02填充 5~10:循環小數、分點、指數律與算幾不等式

第 5 題10012025​=2+100123​。因為 1001×999=999999,所以 100123​=99999923×999​=99999922977​=0.022977,循環節是 022977 六位。100=6×16+4,小數點後第 100 位是循環節的第 4 位,也就是 9。
循環節的第一位是 0,要算進去;直接做長除法 23÷1001 也會得到 0.022977022977⋯。
第 6 題把四個數都寫成「y 加上 (x−y) 的幾倍」:a=y+52​(x−y),b=y+73​(x−y),c=y+25​(x−y),d=y−(x−y)。因為 x−y>0,倍數越大數越大。25​>73​>52​>−1(73​=3515​,52​=3514​),所以 c>b>a>d。
在數線上看:a、b 是 x、y 之間的內分點,c 在 x 的右邊,d 在 y 的左邊。也可以直接相減:b−a=35x−y​>0。
第 7 題第一個根式:a29​×a−3​=a29​×a−23​=a3,開三次方得 a。第二個根式:3a−7​×3a​=a−37​×a31​=a−2,開平方得 a−1。相乘:a×a−1=1。
第 8 題a9​、b4​ 都是正數,由算幾不等式 a9​+b4​≥2a9​⋅b4​​=24936​​=712​,所以 a9​+b4​+3≥712​+3=733​。等號成立在 a9​=b4​=76​,得 a=221​、b=314​(檢查:ab=49)。
兩項的乘積 ab36​ 是定值,才能用算幾不等式求和的最小值;最後要確認等號成立時的 a、b 滿足 ab=49。
第 9 題x1​=10​−31​=10​+3,所以 x−x1​=−6,x⋅x1​=1。x3−x31​=(x−x1​)3+3⋅x⋅x1​(x−x1​)=(−6)3+3×(−6)=−216−18=−234。
x≈0.162 小於 1,x31​ 比 x3 大很多,答案是負的。
第 10 題設 5a=2b=10c​=t。a=0 所以 t=1,於是 b=0、c=0。把 t 的次方寫出來:5=ta1​,2=tb1​,10=tc2​。由 5×2=10 得 ta1​+b1​=tc2​,所以 a1​+b1​=c2​,兩邊乘以 c 得 ac​+bc​=2。
10c​=102c​,指數是 2c​ 不是 c。
根式一律先化成分數指數再用指數律;求 x3±x31​ 先算 x±x1​。

03填充 11~14:首位數字、指數不等式、整數解個數、雙重根號

第 11 題loga​=21​loga=10.29,所以 loga=20.58,a=1020.58=100.58×1020。因為 log3≈0.4771<0.58<0.6021≈log4,所以 3<100.58<4,a 的最高位數字是 3。
log4=2log2≈0.6021。要先乘以 2 得到 loga,再看小數部分 0.58。
第 12 題原式等於 (27​)n>10000。3.52=12.25,3.54≈150.06,3.57=2777​=128823543​≈6434<10000,3.58=2565764801​≈22519>10000。(27​)n 隨 n 變大而變大,所以最小的正整數 n=8。
用對數算:n(log7−log2)>4,log7≈0.8451,n>0.54414​≈7.35,同樣得 n=8。
第 13 題不等式的解是 72​−a<x<72​+a,也就是數線上與 72​ 的距離小於 a 的點。各整數到 72​ 的距離由小到大:0 是 72​,1 是 75​,−1 是 79​,2 是 712​,−2 是 716​。恰有 4 個整數解,就是包含 0、1、−1、2 而不包含 −2:a>712​ 且 a≤716​。
不等式是嚴格的小於,a=716​ 時 −2 的距離剛好等於 a,不算解,所以右端有等號;a=712​ 時 2 不算解,左端沒有等號。
第 14 題由內而外化簡:4+23​=(3​+1)2,所以 4+23​​=3​+1。17−4(3​+1)=13−43​=13−212​=(12​−1)2,所以原式 =12​−1=23​−1。3<12​<4,所以 2<23​−1<3,整數部分 a=2,小數部分 b=23​−1−2=23​−3。a−b=2−(23​−3)=5−23​。
13−212​ 找兩數和 13、積 12:12 和 1;開根號取正的 12​−1。

04填充 15~17:絕對值不等式與方程式、半衰期

第 15 題以 −1 和 3 分段。① x≥3:(x+1)+2(x−3)≥x+7,2x≥12,x≥6。② −1≤x<3:(x+1)+2(3−x)≥x+7,−2x≥0,x≤0,取 −1≤x≤0。③ x<−1:−(x+1)+2(3−x)≥x+7,−4x≥2,x≤−21​,取 x<−1。合併②③得 x≤0,連同①,解是 x≤0 或 x≥6。
每一段解出來的範圍要和該段的前提取共同部分,最後再把三段合併。
第 16 題左邊是絕對值,所以 x≥0。原式等於 ∣x2−2∣−2=x 或 ∣x2−2∣−2=−x。① ∣x2−2∣=x+2:x2−2=x+2 得 x2−x−4=0,取非負根 x=21+17​​;x2−2=−(x+2) 得 x2+x=0,取 x=0。② ∣x2−2∣=2−x(需 x≤2):x2−2=2−x 得 x2+x−4=0,取 x=2−1+17​​≈1.56;x2−2=−(2−x) 得 x2−x=0,x=0 或 1。四個解 0、1、2−1+17​​、21+17​​ 代回原式都成立,和為 1+17​。
負根(21−17​​、−1、2−1−17​​)都因 x≥0 捨去;x=0 在兩種情形都出現,只算一次。
第 17 題每 6 小時剩一半,t 小時後體內剩 200×(21​)6t​ 毫克。要 200×(21​)6t​≤30,即 26t​≥320​。取常用對數:6t​log2≥log20−log3=1+log2−log3,6t​≥0.30101+0.3010−0.4771​=0.30100.8239​≈2.737,t≥16.42。16 小時還不夠(此時剩約 31.5 毫克),以整數小時計至少要 17 小時(此時剩約 28.1 毫克)。
16.42 依題末的「四捨五入至整數小時」會得到 16,但 16 小時時含量還沒降到 30 毫克以下;流傳版本的參考答案寫 17,是取滿足條件的最小整數小時。不用對數也能檢查:(2616​)3=28=256<(320​)3≈296.3,而 (2617​)6=217=131072>(320​)6≈87791。
多層絕對值由外往內拆,每拆一層就多一個「右邊不能是負的」的條件;解出來的每個根都要代回這些條件檢查。

05混合題 18~19:影印紙的長寬比

第 18 題設一張紙的長為 L、寬為 W(L>W>0)。把長邊對半裁開後,新紙的兩邊是 W 和 2L​。如果 2L​≥W,新紙的長寬比是 2WL​,不可能等於 WL​;所以新紙的長是 W、寬是 2L​。長寬比不變:WL​=2L​W​=L2W​,得 L2=2W2,WL​=2​(取正)。
裁切後原來的寬變成新紙的長,列比例式時分子分母的角色要換過來。
第 19 題每一號紙的長都是寬的 2​ 倍,而且小一號紙的長等於大一號紙的寬。A5 的長 =14.852​,這是 A4 的寬;A4 的長 =14.852​×2​=29.7,這是 A3 的寬;A3 的長 =29.72​≈29.7×1.4142≈42.00。四捨五入至 3 位有效數字,約 42.0 公分。
流傳版本的參考答案寫 42.002 cm,是四捨五入前的值;題目要求 3 位有效數字,所以寫 42.0,小數點後的 0 是有效數字,不能省略。

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第 4 題選項 (2) 的兩個數只差在小數第四位,要用四次方的和來比較;第 13 題整數解個數的範圍,兩個端點哪一邊有等號要分清楚;第 16 題兩層絕對值拆開後有四個解,零只算一次,負根要捨去;第 17 題算出約 16.42 小時後,要取能讓含量降到 30 毫克以下的整數小時。詳解逐題寫在本頁。

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