御藍教育/段考卷/高二

段考詳解範圍:指數與指數函數、對數與對數律、對數函數的圖形、指數與對數方程式及不等式、指數與對數的應用

高師大附中 111 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 19 題,照原卷順序

多重選擇題 5 題(每題 6 分,答錯 1 個選項得 4 分、答錯 2 個選項得 2 分)、填充題 14 題(每題完全答對給 5 分),合計 100 分。本頁第 6~19 題為卷面填充 1~14。答案已與學校公布的答案逐題核對,填充 6(本頁第 11 題)學校答案是用常用對數的四位近似值算出,與真值四捨五入的末位不同,照學校的答案寫並在詳解說明。

一、多重選擇題(每題有5個選項,所有選項均答對者,得6分;答錯1個選項者,得4分;答錯2個選項者,得2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。本大題共計30分)
1
下列敘述何者正確?
  1. (A) (1681​)0.25=23​
  2. (B) (23​)−1=−23​
  3. (C) (−2​)0=1
  4. (D) 3−log3​5=−5
  5. (E) (log2​3​)(log3​​2)=1。
2
以下各數何者為正?
  1. (A) log2​5−log2​3
  2. (B) log0.5​5−log0.5​3
  3. (C) log2​31​
  4. (D) log21​​3
  5. (E) log31​​21​。
3
設 0<x<1,請選出正確的選項:
  1. (A) x2<x<1
  2. (B) log(x2)<logx<log1
  3. (C) log(x2)<logx<logx​
  4. (D) log0.5​(x2)<log0.5​x<log0.5​1
  5. (E) log0.5​x​<log0.5​x<log0.5​(x2)。
4
設 0<a<1,b=1,t>0,若 loga+logb=0,關於函數 f(x)=ax,g(x)=bx 與 h(x)=tlogx,下列敘述何者正確?
  1. (A) ab=1
  2. (B) 0<b<1
  3. (C) g(2)+h(2)>1
  4. (D) f(x),g(x) 與 h(x) 的圖形凹口均向上
  5. (E) x 軸為 f(x) 與 g(x) 兩圖形的漸近線。
5
下列敘述何者正確?
  1. (A) y=3x 與 y=3−x 的圖形對稱於 y 軸
  2. (B) y=3x 與 y=log3​x 的圖形對稱於 y 軸
  3. (C) y=3x 與 y=log3​x 的圖形交於一點
  4. (D) y=log3​x 與 y=log31​​x 的圖形對稱於 x 軸
  5. (E) y=3−x 與 y=log31​​x 的圖形對稱於直線 y=x。
二、填充題(每題完全答對給5分。本大題共14題,共計70分)
6
解方程式 22x+1−33×2x−2+1=0,則 x= ____。
7
解不等式 4×(31​)x−(91​)x−3<0,則 x 的範圍為 ____。
8
已知 f(x)=4×3x−9x,且 −1≤x≤2,求當 x= ____ 時,f(x) 有最大值。
9
解方程式 5logx​10−logx+4=0,則 x= ____。
10
解不等式 log(x2+x)<log6,則 x 的範圍為 ____。
11
若 log1.2 與 log0.6 以四捨五入法取至小數點以下第四位的近似值分別為 a 與 b,則數對 (a,b)= ____。
12
若 logx−1​(−3x2+11x−6) 有意義,則 x 的範圍為 ____。
13
已知 x=log3​5,則 (3​)2x+9−x= ____。
14
設 a=log7​4,b=21​log2​9,c=log4​7,則三數的大小順序為 ____。
15
求滿足 (43​)n<1001​ 的最小正整數 n= ____。(log2≈0.3010,log3≈0.4771)
16
已知定義在實數上的函數 f(x) 滿足 f(x)={log2​(2−x),f(x−1)−f(x−2),​x≤0x>0​ 則 f(2)= ____。
17
小華準備向銀行貸款3百萬元當作創業基金,其年利率為 3%,約定二年期滿一次還清貸款的本利和。銀行貸款一般以複利(每年複利一次)計息還款,但給小華創業優惠改以單利計息還款。問:在此優惠下,小華在二年期滿還款時可以比一般複利計息少繳 ____ 元。
18
已知現有 10 株乳酸菌,且每隔3小時乳酸菌的數量會增加為原來的 3 倍。若以這樣的速度增殖,則至少經過 ____ 小時之後,乳酸菌的數量會超過 1010 株。(log3≈0.4771)
19
研究行星繞恆星運轉時發現:某一個行星繞恆星運動的週期為 T,運行軌跡的半長軸為 R,且滿足 R3=kT2,其中 k 為常數。設 x=logR,y=logT,可以求得 x 與 y 的關係式為 ____(ax+by+c=0 的形式表示)。
02 · 答案

答案一覽,先對再看詳解

第 1 題(A)(C)(E)
第 2 題(A)(E)
第 3 題(A)(B)(C)(E)
第 4 題(A)(C)(E)
第 5 題(A)(D)(E)
第 6 題−3 或 2
第 7 題x<−1 或 x>0
第 8 題log3​2
第 9 題105 或 10−1
第 10 題−3<x<−1 或 0<x<2
第 11 題(0.0791,−0.2219)(照學校公布的答案;以真值四捨五入為 (0.0792,−0.2218),見詳解)
第 12 題1<x<3,但 x=2
第 13 題25126​
第 14 題b>c>a
第 15 題17
第 16 題−log2​3
第 17 題2700
第 18 題57
第 19 題3x−2y−logk=0
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多重選擇 1~3(第 1~3 題):指數律、對數的正負、對數比大小

第 1 題

(A) 正確。 1681​=(23​)4,0.25=41​,所以 (1681​)0.25=(23​)4×41​=23​。

(B) 錯誤。 (23​)−1=32​,負指數是取倒數,不是變號。

(C) 正確。 任何不為 0 的實數的 0 次方都是 1,−2​=0。

(D) 錯誤。 3−log3​5=(3log3​5)−1=5−1=51​,而且 3 的任何次方都是正數,不可能是 −5。

(E) 正確。 換底:log2​3​⋅log3​​2=log2log3​​⋅log3​log2​=1。

第 2 題

(A) 正確。 log2​5−log2​3=log2​35​,底數 2>1、真數 35​>1,所以為正。

(B) 錯誤。 log0.5​5−log0.5​3=log0.5​35​,底數 0.5<1、真數大於 1,所以為負。

(C) 錯誤。 底數 2>1、真數 31​<1,log2​31​=−log2​3<0。

(D) 錯誤。 底數 21​<1、真數 3>1,log21​​3=−log2​3<0。

(E) 正確。 log31​​21​=log31​log21​​=−log3−log2​=log3log2​>0。

第 3 題

先比較 x2、x、x​、1 的大小:0<x<1 時,x2=x⋅x<x⋅1=x;又 x=x​⋅x​<x​⋅1=x​,且 x​<1。所以 0<x2<x<x​<1。

(A) 正確。 就是上面的 x2<x<1。

(B) 正確。 常用對數的底數 10>1,y=logx 遞增,由 x2<x<1 得 log(x2)<logx<log1。

(C) 正確。 同理由 x2<x<x​ 得 log(x2)<logx<logx​。

(D) 錯誤。 底數 0.5<1,y=log0.5​x 遞減,不等號要反向:log0.5​(x2)>log0.5​x>log0.5​1。

(E) 正確。 由 x​>x>x2,經遞減的 log0.5​ 反向,得 log0.5​x​<log0.5​x<log0.5​(x2)。

底數大於 1 的對數保持大小順序,底數介於 0 與 1 的對數把順序反過來;0<x<1 時次方愈高愈小。

02多重選擇 4、5(第 4、5 題):指數與對數函數的圖形性質

第 4 題

由 loga+logb=0 得 log(ab)=0,ab=1,b=a1​。因為 0<a<1,所以 b>1。

(A) 正確。 如上,ab=1。

(B) 錯誤。 b=a1​>1。

(C) 正確。 g(2)=b2>1(b>1),h(2)=tlog2>0(t>0,log2>0),相加大於 1。

(D) 錯誤。 凹口向上就是圖形上任兩點連成的線段在圖形上方。用「兩點中點的函數值」與「兩函數值的平均」比較。對 x1​=x2​,由算幾不等式 2ax1​+ax2​​>ax1​ax2​​=a2x1​+x2​​ 弦的中點在圖形上方,所以 f 的圖形凹口向上,g 同理也凹口向上。但對 h:x1​,x2​>0 且 x1​=x2​ 時 2x1​+x2​​>x1​x2​​,所以 tlog2x1​+x2​​>tlogx1​x2​​=2tlogx1​+tlogx2​​ 弦的中點在圖形下方,h 的圖形凹口向下。

(E) 正確。 ax>0、bx>0;f(x)=ax 在 x 愈來愈大時愈來愈接近 0,g(x)=bx 在 x 愈來愈小時愈來愈接近 0,兩圖形都以 x 軸為漸近線。

第 5 題

(A) 正確。 (p,q) 在 y=3x 上 ⇔ q=3−(−p) ⇔ (−p,q) 在 y=3−x 上,兩圖形對稱於 y 軸。

(B) 錯誤。 y=3x 與 y=log3​x 互為反函數,圖形對稱於直線 y=x,不是 y 軸。例如 (1,3) 在 y=3x 上,它對 y 軸的對稱點 (−1,3) 不在 y=log3​x 上(log3​(−1) 沒有意義)。

(C) 錯誤。 兩圖形沒有交點。先說明對每個實數 x 都有 3x>x:x≤1 時,x≤0 則 3x>0≥x,0<x≤1 則 3x>1≥x;x>1 時,取不超過 x 的最大整數 m≥1,3x≥3m=(1+2)m≥1+2m>m+1>x((1+2)m 用二項式展開,各項都不是負數,只留前兩項 1+2m)。再對 x>0,由 x<3x 兩邊取 log3​(遞增)得 log3​x<x。所以 x>0 時 log3​x<x<3x,兩圖形不相交(x≤0 時 log3​x 沒有意義)。

(D) 正確。 log31​​x=log31​logx​=−log3​x,(p,q) 在 y=log3​x 上 ⇔ (p,−q) 在 y=log31​​x 上,對稱於 x 軸。

(E) 正確。 y=3−x=(31​)x,(p,q) 在它上面 ⇔ q=(31​)p ⇔ p=log31​​q ⇔ (q,p) 在 y=log31​​x 上,對稱於直線 y=x。

y=ax 的圖形凹口一定向上,y=tlogx(t>0)凹口向下;同底的指數與對數圖形對稱於 y=x,但底數大於 1 時不一定相交。

03填充 1~5(第 6~10 題):指數與對數方程式、不等式與最大值

第 6 題

22x+1=2⋅(2x)2,2x−2=41​⋅2x。令 u=2x>0:

2u2−433​u+1=0⇒8u2−33u+4=0⇒(8u−1)(u−4)=0

得 u=81​ 或 u=4,兩者都是正數。2x=81​=2−3 得 x=−3;2x=4=22 得 x=2。

第 7 題

令 u=(31​)x>0,則 (91​)x=u2。不等式為 4u−u2−3<0,即

u2−4u+3>0⇒(u−1)(u−3)>0

得 u<1 或 u>3。

(31​)x<1=(31​)0:底數小於 1,不等號反向,x>0。

(31​)x>3=(31​)−1:同理 x<−1。

所以 x<−1 或 x>0。

第 8 題

令 u=3x,−1≤x≤2 時 31​≤u≤9。

f(x)=4u−u2=−(u−2)2+4

u=2 在 31​ 與 9 之間,所以 u=2 時有最大值 4,此時 3x=2,x=log3​2。

第 9 題

底數條件:x>0 且 x=1,所以 logx=0。令 t=logx,換底得 logx​10=logxlog10​=t1​。

方程式為 t5​−t+4=0,兩邊乘 t:5−t2+4t=0,即 t2−4t−5=0,(t−5)(t+1)=0,得 t=5 或 t=−1。

所以 x=105 或 x=10−1,兩者都大於 0 且不等於 1,都合。

第 10 題

真數要為正:x2+x>0,即 x(x+1)>0,得 x<−1 或 x>0。

底數 10>1,log 遞增,所以 x2+x<6,即 x2+x−6<0,(x+3)(x−2)<0,得 −3<x<2。

取共同部分:−3<x<−1 或 0<x<2。

指數式換元時新變數一定是正數;底數小於 1 時不等號要反向;對數不等式先寫真數條件再去掉 log。

04填充 6~11(第 11~16 題):常用對數、對數有意義、比大小與遞迴

第 11 題

log1.2=log1022×3​=2log2+log3−1,log0.6=log102×3​=log2+log3−1。

學校的答案用 log2≈0.3010,log3≈0.4771 代入:log1.2≈0.6020+0.4771−1=0.0791,log0.6≈0.3010+0.4771−1=−0.2219,得 (0.0791,−0.2219)。

若照題目字面「四捨五入取至小數點以下第四位」,要用更精確的值 log2≈0.301030,log3≈0.477121:log1.2≈0.602060+0.477121−1=0.079181,取到第四位是 0.0792;log0.6≈0.301030+0.477121−1=−0.221849,取到第四位是 −0.2218,得 (0.0792,−0.2218)。

差別在於四位近似值本身已經四捨五入過,再相加會累積誤差,末位可能差 1。本頁答案照學校公布的 (0.0791,−0.2219)。
第 12 題

logx−1​(−3x2+11x−6) 有意義要同時滿足:

底數:x−1>0 且 x−1=1,即 x>1 且 x=2。

真數:−3x2+11x−6>0,即 3x2−11x+6<0,(3x−2)(x−3)<0,得 32​<x<3。

共同部分:1<x<3,但 x=2。

第 13 題

(3​)2x=(321​)2x=3x=3log3​5=5。

9−x=(3x)−2=5−2=251​。

相加:5+251​=25126​。

第 14 題

b=21​log2​9=log2​921​=log2​3。c=log4​7=log2​4log2​7​=21​log2​7=log2​7​。

因為 7​<9​=3,且 log2​ 遞增,所以 c<b;又 7​>2,所以 c>log2​2=1。

a=log7​4:4<7,所以 a<log7​7=1。

因此 b>c>1>a,即 b>c>a。

第 15 題

兩邊取常用對數(底數 10>1,不等號方向不變):

nlog43​<log1001​=−2

log43​=log3−2log2≈0.4771−0.6020=−0.1249<0,兩邊除以負數不等號反向:

n>−0.1249−2​=0.12492​≈16.01

所以最小正整數 n=17。

檢查:n=16 時 16×(−0.1249)=−1.9984>−2,(43​)16 略大於 1001​;n=17 時 17×(−0.1249)=−2.1233<−2,成立。
第 16 題

x>0 時要往回推到 x≤0 的值。

f(0)=log2​(2−0)=log2​2=1;f(−1)=log2​(2+1)=log2​3。

f(1)=f(0)−f(−1)=1−log2​3。

f(2)=f(1)−f(0)=(1−log2​3)−1=−log2​3。

對數有意義要同時檢查底數(大於 0 且不等於 1)與真數(大於 0);比大小時先化成同底,再拿整數 1 當分界。

05填充 12~14(第 17~19 題):利息、指數成長、取對數化成直線

第 17 題

本金 3000000 元,年利率 3%,兩年。

複利本利和:3000000×1.032=3000000×1.0609=3182700(元)。

單利本利和:3000000×(1+0.03×2)=3000000×1.06=3180000(元)。

少繳 3182700−3180000=2700(元)。

第 18 題

每隔 3 小時增為 3 倍,經過 k 個「3 小時」後數量是 10×3k。要 10×3k>1010,即 3k>109。

取常用對數:klog3>9,k>0.47719​≈18.86。

k 是整數,最小取 k=19,經過 19×3=57 小時。

檢查:18×0.4771=8.5878<9,19×0.4771=9.0649>9。
第 19 題

R3=kT2 兩邊取常用對數(R、T、k 都是正數):

3logR=logk+2logT

代入 x=logR,y=logT:3x=logk+2y,即 3x−2y−logk=0。

複利比單利多的就是「利息再生的利息」;乘方關係兩邊取對數,就變成 log 值之間的直線關係。

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