御藍教育/段考卷/高二

段考詳解範圍:指數與對數函數(指數函數、對數與對數律、對數函數的圖形、指數與對數方程式和不等式、應用)

高師大附中 114 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 15 題,照原卷順序

多重選擇題 4 題(每題 8 分,共 32 分)、填充題 11 格(依答對格數累計給分,共 68 分),合計 100 分;填充題答對 1~11 格依序得 8、16、24、32、38、44、50、56、60、64、68 分。卷頭附參考資訊 log 2≈0.3010,log 3≈0.4771,log 7≈0.8451。原卷填充題題號 1~11,本頁依序編為第 5~15 題。答案已與學校公布的答案逐題核對。

一、多重選擇題(每題有 5 個選項,其中至少有一個是正確的選項。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 5 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。共 32 分)
1
試選出下列正確的選項:
  1. (A) (61​)−0.7>(51​)−0.7>(41​)−0.7
  2. (B) 561​​<451​​<341​​
  3. (C) log3​​424​<log31​​51​<log9​26
  4. (D) log2​0.8<log3​0.8<log0.2​0.8<log0.3​0.8
  5. (E) log0.2​8<log0.3​8<log3​8<log2​8
2
關於函數圖形的敘述,下列選項何者正確?
  1. (A) y=2x+10 與 y=(21​)x−10 的圖形無交點
  2. (B) y=2x 與 y=2025⋅2x 的圖形可以經由平移而重合
  3. (C) y=2x 與 y=−2x−2025 的圖形不可經由平移、對稱而重合
  4. (D) y=2∣x∣ 與 y=log2​∣x∣ 的圖形彼此對稱於直線 x−y=0
  5. (E) 對於任意非零實數 a、b,函數 y=a⋅2x+b 之圖形最多只會通過兩個象限
3
下列選項何者正確?
  1. (A) 方程式 2x−x2=0 恰有 2 個實根
  2. (B) 方程式 2x+2−x=1 沒有實根
  3. (C) 方程式 log21​​x+x=0 恰有 1 個實根
  4. (D) 方程式 (2​)x−log2​​x=0 沒有實根
  5. (E) 方程式 2∣x∣−∣log2​x∣=0 恰有 1 個實根
4
若 a、b、c 均為大於 0 且不為 1 之實數,則下列選項何者正確?
  1. (A) 若 0<a<1<b<c,則 ab>ac
  2. (B) 若 0<a<1<b<c,則 bc>loga​c
  3. (C) 若 0<a<1<b<c,則 loga​c>logb​c
  4. (D) 若 0<b<c,則 a2b+c​>2ab+ac​
  5. (E) 若 0<b<c,則 loga​2b+c​>2loga​b+loga​c​
二、填充題(配分如下表,每題全對才給分,共 68 分)
5
求值:32​log15​27​+21​log151​​91​+log225​625−125log25​381​= ____。
6
求值:log2​((43​)32​×(26×3)32​÷23−4​×381​1​)= ____。
7
解不等式 logx​(2x2+x−1)−logx​2>1,得 x 的範圍為 ____。
8
不等式 (21​)2x−5−65⋅2−x+2<0 之解為 ____。
9
若 2≤x≤32,已知函數 f(x)=(log2​x)2−4(log2​x)+3 的最大值為 M,最小值為 m,則 M+m= ____。
10
設 α、β 為方程式 x2+a∣x∣−1=0 之兩根,其皆不等於 0,且 a>0,α−β=1,則實數 a 值為 ____。
11
坐標平面上 A(2,−1),B(−1,8),若 P(x,y) 在直線 AB 上移動,則 8x+2y+2025 之最小值為 ____。
12
設 log100x=−7.6125,則 x 從小數點後第 m 位開始出現不為 0 的數字,此數字為 n,則 m+n ____。(本站補註:卷頭參考資訊 log2≈0.3010,log3≈0.4771,log7≈0.8451)
13
坐標平面上已知水平線 y=m 與兩函數 y=log2​x、y=−3+log2​x 之圖形分別交於 A、B 兩點,若將 AB=3.5,則實數 m= ____。
14
賴賴在 25 歲生日當天將人生第一桶金 100 萬元存入銀行,當時銀行提供兩種利率方案: 方案 A:一次存入本金,按年利率單利計息,年利率為 2.5%; 方案 B:一次存入本金,按半年利率複利計息,半年利率為 1.2%。 若賴賴預計於 35 歲生日當天將這筆儲蓄款提領出來,則他採用方案 B 領出的金額比方案 A 領出的金額多 ____ 元。(四捨五入至整數位) 參考數值:(1.024)10≈1.2676506,(1.012)20≈1.2694343,(1.006)40≈1.273378
15
萊克多巴胺是一種 β 促效劑(β-agonist)藥物,用以助長豬、牛、火雞生出瘦肉,減少體脂肪,是瘦肉精中最常見的一種,其肉品殘留毒性遠低於具有相同功能的其他動物飼料添加物。已知萊克多巴胺在人體內代謝很快,約 6 小時就可代謝掉 75%。若某人在一次用餐中食用了 20 微克的萊克多巴胺,則大約需要經過 ____ 小時的代謝,可讓體內殘留量低於 0.01 微克。(本站補註:卷頭參考資訊 log2≈0.3010,log3≈0.4771,log7≈0.8451)
02 · 答案

答案一覽,先對再看詳解

第 1 題(A)(C)(D)
第 2 題(B)
第 3 題(B)(E)
第 4 題(A)(B)
第 5 題−7
第 6 題4
第 7 題21​<x<1 或 x>1
第 8 題−1<x<5
第 9 題7
第 10 題169​
第 11 題82​+2025
第 12 題12
第 13 題−1
第 14 題19434
第 15 題33
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多選第 1、2 題:比大小、圖形的平移與對稱

第 1 題

答案 (A)(C)(D)。

(A) 正確。 (61​)−0.7=60.7,同理另兩個是 50.7、40.7。指數同為正數 0.7 時底數越大值越大(例如取常用對數比:0.7log6>0.7log5>0.7log4),所以 60.7>50.7>40.7。

(B) 錯誤。 三數都在 0 與 1 之間,取常用對數比較:log561​​=−5log6​≈−0.156,log451​​=−4log5​≈−0.175,log341​​=−3log4​≈−0.201。所以大小順序剛好相反:561​​>451​​>341​​。

(C) 正確。 都換成以 9 為底:log3​​424​=log31/2​241/4=1/21/4​log3​24=21​log3​24=log9​24;log31​​51​=log3​5=log9​25。底數 9>1,對數函數遞增,24<25<26,所以 log9​24<log9​25<log9​26。

(D) 正確。 log0.8=log108​=3log2−1≈−0.0970。前兩個底數大於 1,值是負的:log2​0.8=0.3010−0.0970​≈−0.322,log3​0.8=0.4771−0.0970​≈−0.203。後兩個底數小於 1,值是正的:log0.2​0.8=log2−1−0.0970​≈−0.6990−0.0970​≈0.139,log0.3​0.8=log3−1−0.0970​≈−0.5229−0.0970​≈0.186。所以由小到大正是題目的順序。

(E) 錯誤。 log8=3log2≈0.903。log0.2​8=−0.6990.903​≈−1.29,log0.3​8=−0.5230.903​≈−1.73,所以 log0.2​8>log0.3​8,第一個不等號方向錯了(後兩個 log3​8<log2​8 是對的)。

(D)(E) 的共同結構:真數固定時,換底成 log(底數)log(真數)​,分子固定、分母的正負與大小決定順序。
第 2 題

答案 (B)。

(A) 錯誤。 (21​)x−10=210−x=2x1024​。令 t=2x>0,聯立得 t+10=t1024​,即 t2+10t−1024=0,兩根之積為負,恰有一個正根,所以兩圖形有一個交點。

(B) 正確。 2025=2log2​2025,所以 2025⋅2x=2x+log2​2025,是 y=2x 的圖形向左平移 log2​2025 單位。

(C) 錯誤。 y=2x 對 x 軸作對稱得 y=−2x,再向下平移 2025 單位就是 y=−2x−2025,可以重合。

(D) 錯誤。 對稱於直線 x−y=0(即 y=x)時,要把 x、y 互換:y=2∣x∣ 的對稱圖形是 x=2∣y∣,其中 x≥1;但 y=log2​∣x∣ 在 0<x<1 也有圖形(例如點 (21​,−1)),而 (−1,21​) 不在 y=2∣x∣ 上。

(E) 錯誤。 反例:a=1、b=−2,y=2x−2。x=−1 時 y=−23​(第三象限);x=21​ 時 y=2​−2<0(第四象限);x=3 時 y=6(第一象限)。通過三個象限。

02多選第 3、4 題:方程式的實根個數、底數的大小

第 3 題

答案 (B)(E)。

(A) 錯誤。 2x=x2 時,x=2、x=4 都是根;另外 x=−1 時 2x=21​<1=x2,x=0 時 2x=1>0=x2,所以在 −1 與 0 之間還有一個負根,共 3 個實根。

(B) 正確。 由算幾不等式 2x+2−x≥22x⋅2−x​=2>1,所以沒有實根。

(C) 錯誤。 真數 x>0。log21​​x=−log2​x,方程式變成 log2​x=x,即 2x=x。y=2x 的圖形永遠在 y=x 的上方(x≤0 時 2x>0≥x;x>0 時也可由圖形看出 2x>x),所以沒有實根。

(D) 錯誤。 x=2:(2​)2=2,log2​​2=2,相減為 0,所以 x=2 是實根(x=4 也是:(2​)4=4=log2​​4)。

(E) 正確。 真數 x>0,所以 2∣x∣=2x。x≥1 時 ∣log2​x∣=log2​x<x<2x,沒有根。0<x<1 時 ∣log2​x∣=−log2​x,由很大的正數遞減到 0,而 2x 由 1 遞增到 2,兩圖形恰交一點。所以恰有 1 個實根。

(A) 的負根容易漏掉:x 往負的方向時 x2 越來越大、2x 越來越接近 0,兩圖形一定在第二象限再交一次。
第 4 題

答案 (A)(B)。

(A) 正確。 0<a<1,y=ax 遞減;b<c,所以 ab>ac。

(B) 正確。 bc>0;底數 0<a<1、真數 c>1,loga​c<0。正數大於負數。

(C) 錯誤。 如 (B),loga​c<0;而 b>1、c>b,logb​c>logb​b=1>0。所以 loga​c<logb​c。

(D) 錯誤。 由算幾不等式,2ab+ac​≥ab⋅ac​=a2b+c​,且 b=c 時 ab=ac,等號不成立,所以 a2b+c​<2ab+ac​,方向相反。也可以看圖:y=ax 的圖形下凸,兩點連線的中點在圖形上方。

(E) 錯誤。 右邊 2loga​b+loga​c​=loga​bc​,由算幾不等式 2b+c​>bc​。若 a>1,對數遞增,不等式成立;但若 0<a<1,對數遞減,不等式方向相反。例如 a=21​、b=2、c=8:左邊 log21​​5=−log2​5<−2,右邊 2(−1)+(−3)​=−2,左邊比較小。題目沒有限制 a>1,所以不一定成立。

03填充 1~4(第 5~8 題):對數律、指數律、對數與指數不等式

第 5 題

逐項化成以 15 為底:32​log15​27​=32​log15​323​=log15​3;21​log151​​91​=21​log15​9=log15​3;log225​625=log152​54=24​log15​5=2log15​5。前三項和為 2log15​3+2log15​5=2log15​15=2。

最後一項:log25​381​=log52​334​=24/3​log5​3=32​log5​3,所以 125log25​381​=53×32​log5​3=52log5​3=5log5​9=9。

原式 =2−9=−7。

logam​bn=mn​loga​b 與 aloga​N=N 是這題的兩個工具。
第 6 題

把括號內每一項寫成 2 與 3 的次方: (43​)32​=332​⋅2−34​,(26×3)32​=24⋅332​,÷23−4​ 等於乘 234​,381​1​=3−34​。

2 的指數:−34​+4+34​=4;3 的指數:32​+32​−34​=0。括號內 =24=16,所以 log2​16=4。

第 7 題

先找有意義的範圍:底數 x>0 且 x=1;真數 2x2+x−1=(2x−1)(x+1)>0,配合 x>0 得 x>21​。所以 x>21​ 且 x=1。

原式化為 logx​22x2+x−1​>logx​x。

當 x>1:對數遞增,22x2+x−1​>x,即 2x2−x−1>0,(2x+1)(x−1)>0,在 x>1 時恆成立。

當 21​<x<1:對數遞減,22x2+x−1​<x,即 (2x+1)(x−1)<0,−21​<x<1,在 21​<x<1 時恆成立。

合起來:21​<x<1 或 x>1。

底數是 x 的對數不等式要分 x>1 與 0<x<1 兩種情形,不等號方向不同;並先用真數條件把範圍縮到 x>21​。
第 8 題

(21​)2x−5=25−2x=32⋅(2−x)2。令 t=2−x>0,不等式為 32t2−65t+2<0,即 (32t−1)(t−2)<0,321​<t<2。

2−5<2−x<21,底數 2>1,−5<−x<1,所以 −1<x<5。

04填充 5~7(第 9~11 題):換元求極值、偶函數的根、算幾不等式

第 9 題令 t=log2​x,2≤x≤32 時 1≤t≤5。f=t2−4t+3=(t−2)2−1。t=2(x=4)時最小值 m=−1;t=5(x=32)時離 2 最遠,最大值 M=9−1=8。所以 M+m=7。
第 10 題

設 g(x)=x2+a∣x∣−1,g(−x)=g(x),所以若 α 是根,−α 也是根。(x=0 時 g(0)=0+1−1=0,0 一定是根,題目說的是另外兩個不等於 0 的根。)

非零的根正負成對出現,兩根 α、β 一正一負且 β=−α。α−β=2α=1,α=21​。代入:41​+a21​−1=0,a​=43​,a=169​。

檢查:a=169​ 時 x>0 的部分 g(x)=x2+(43​)2x−1,x=21​ 時 41​+43​−1=0,符合。

若兩個非零根同號,就沒有和它們成對的另兩個根,與「兩根」不合;所以兩根必一正一負、互為相反數。
第 11 題

直線 AB 的斜率 −1−28−(−1)​=−3,方程式 y+1=−3(x−2),即 3x+y=5。

8x+2y=23x+2y,兩項都是正數,由算幾不等式 23x+2y≥223x+y​=225​=82​。等號在 23x=2y,即 3x=y=25​,x=65​ 時成立。

所以最小值為 82​+2025。

05填充 8~11(第 12~15 題):首數與尾數、圖形平移、複利、衰減

第 12 題log100x=2+logx=−7.6125,logx=−9.6125=−10+0.3875。首數 −10:x 從小數點後第 10 位開始出現不為 0 的數字,m=10。尾數 0.3875:log2≈0.3010<0.3875<0.4771≈log3,所以這個數字是 2,n=2。m+n=12。
第 13 題y=m 與 y=log2​x 交於 A(2m,m);與 y=−3+log2​x 交於 log2​x=m+3,B(2m+3,m)。AB=2m+3−2m=7⋅2m=3.5,2m=21​,m=−1。
第 14 題

25 歲到 35 歲共 10 年。

方案 A(單利):本利和 =1000000×(1+0.025×10)=1250000 元。

方案 B(每半年複利一次,共 20 期):本利和 =1000000×(1.012)20≈1000000×1.2694343=1269434.3 元。

相差 1269434.3−1250000=19434.3,四捨五入為 19434 元。

半年利率 1.2%、10 年共 20 期,要用參考數值中的 (1.012)20,另外兩個參考數值用不到。
第 15 題

代謝掉 75% 就是剩下 41​。經過 t 小時後剩下 20×(41​)6t​ 微克。要 20×(41​)6t​<0.01,即 46t​>2000。

兩邊取常用對數:6t​×2log2>log2000=3+log2,6t​>0.60203.3010​≈5.483,t>32.9。所以大約需要經過 33 小時。

也可以逐段數:每 6 小時變成 41​,5 段(30 小時)後剩 20÷1024≈0.0195 微克,還不夠低;第 6 段(36 小時)時才低於 0.01,用對數算出約在 33 小時時降到 0.01。
指數、對數比大小先換成同底;底數含未知數或可能小於 1 時,分兩種情形討論不等號方向。

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  • 《指數與對數函數》單元冊 09・高二上(數A)

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