御藍教育/段考卷/高二

段考詳解範圍:指數與對數函數(指數律、對數律與換底公式、指數與對數函數的圖形、指對數方程式與不等式、指數與對數的應用)

屏東高中 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 19 題,照原卷順序

多選題 3 題(每題 5 分,共 15 分)、選填題 16 題(共 85 分,原卷未印每題配分)。原卷多選題號 1~3、選填題號 A~O(A 分兩小題),本頁依序編為第 1~19 題。本卷沒有學校公布的答案,本頁答案為本站依題目計算。

(一)多選題:每題 5 分,錯一個選項得 3 分,錯兩個選項得 1 分,錯三個以上不給分
1
a=101−22​​,b=a2​。請選出正確的選項:
  1. (1) 1<a
  2. (2) a<3​
  3. (3) a2<b3​
  4. (4) 100.4<b<100.5
  5. (5) (ab)2​<10
2
下列選項中的對數值,哪些是正確的?
  1. (1) log(3−π)2=2log(3−π)
  2. (2) 3−log3​7=−7
  3. (3) log2​3=log4​9
  4. (4) log6=log2+log3
  5. (5) log9​8log3​2​=32​
3
關於指數與對數函數的圖形,下列選項哪些是正確的?
  1. (1) y=10x 與 y=10−x 對稱於 y 軸
  2. (2) y=logx 與 y=log101​​x 對稱於 x 軸
  3. (3) y=10x 與 y=logx 對稱於原點
  4. (4) y=∣logx∣ 的圖形與 y=21​x+2 沒有交點
  5. (5) 任取 y=log101​​x 圖形上兩不同點 A,B,則直線 AB 的斜率為負
(二)選填題:共 85 分
第 4~5 題(原卷選填 A 的 (1)(2))(第 4~5 題) 求下列各式的值:
4
(1) log2​61​+log3​61​= ____。
5
(2) log2−log25​+2log125​= ____。
6
將 y=log2​x 的圖形向右平移 a 單位,再向上平移 b 單位後,所得為 y=log2​(8x−16) 的圖形,求 a+b= ____。
7
解方程式:4x+21​+31×2x−2−1=0,得 x= ____。
8
解不等式:161​≤(41​)4x≤2,得 x 的範圍為 a≤x≤b,求 a+b= ____。
9
設 a,b,c,d 均為正實數,且都不等於 1,若 a3=b8=c12=d,(abc)x=d,則 x= ____。
10
使得對數 log(x−2)​(−x2+8x−7) 有意義的整數有 ____ 個。
11
設 log5​x=14,log5​y=10,則 logxy​(yx​)= ____。
12
如圖:A 點是四分之一圓的圓心,ABCD 是矩形,且 AD=30log3​4,BD=20log3​72,則 DF= ____。
載入中...
13
解 log2x−3​(x−3)2=1,得 x= ____。
14
解,1+log21​​(x−1)>log41​​(4−x) 得 x 的範圍為 a<x<b,求 a+b= ____。
15
小榮在銀行存入 10 萬元,年利率 6%,以複利計息,每年複利一次,試問:至少須經過 ____ 年之後,本利和會超過 30 萬元。(以正整數作答。已知 log1.06≈0.0253 且 log3≈0.4771)
16
y=logx 和 x+y=3 的交點為 (x1​, y1​),y=10x 和 x+y=3 的交點為 (x2​, y2​),求 x1​+x2​= ____。
17
試求函數 f(x)=2(2x−23​)2+2(2−x−23​)2+3 的最小值為 ____。
18
鋼琴鍵盤上每個鍵的頻率 fk​,如下圖所示。 已知頻率之間的關係為 logf1​fn​​=12n−1​×log2,n=1,2,⋯,24。 若知名歌手 J. J. Lin 的歌曲「修煉愛情」,其歌曲的副歌演唱音域為 Mi 到高音 Sol,問「高音 Sol 的頻率」是「Mi 的頻率」的 2x 倍,x= ____。
載入中...
19
設實數 a、b、c 分別滿足 (21​)a=log2​a,(21​)b=log21​​b,2c=log21​​c,則關於 a、b、c 三數大小的敘述下列何者正確?____(此題為單選)
  1. (1) a<b<c
  2. (2) c<b<a
  3. (3) c<a<b
  4. (4) b<a<c
02 · 答案

答案一覽,先對再看詳解

第 1 題(1)(3)(4)
第 2 題(3)(4)(5)
第 3 題(1)(2)(5)
第 4 題1
第 5 題2
第 6 題5
第 7 題−3
第 8 題83​
第 9 題1324​
第 10 題3
第 11 題61​
第 12 題40
第 13 題6
第 14 題4
第 15 題19
第 16 題3
第 17 題4
第 18 題45​
第 19 題(2)
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 1~3 題:指數比大小、對數律與指對數函數的圖形

第 1 題

答案 (1)(3)(4)。先把 b 化成以 10 為底:b=a2​=10(1−22​​)2​=102​−1。底數 10>1,指數愈大值愈大。

(1) 正確。 2​<2,所以指數 1−22​​>0,a>100=1。

(2) 錯誤。 兩邊都是正數,平方後比:a2=102−2​,而 (3​)2=3=10log3。2−2​≈0.586,log3≈0.4771,前者較大,所以 a2>3,a>3​。

(3) 正確。 a2=102−2​=102​(2​−1),b3​=103​(2​−1)。2​−1>0 且 2​<3​,所以 2​(2​−1)<3​(2​−1),得 a2<b3​。

(4) 正確。 1.4<2​<1.5,所以 0.4<2​−1<0.5,得 100.4<b<100.5。

(5) 錯誤。 ab=10(1−22​​)+(2​−1)=1022​​,(ab)2​=1022​​×2​=101=10,等於 10,不是小於 10。

a=101−22​​≈100.293≈1.96,3​≈1.73;b≈100.414≈2.60。
第 2 題

答案 (3)(4)(5)。

(1) 錯誤。 3−π<0,真數不可為負,log(3−π) 沒有意義,等式右邊不成立。左邊 log(3−π)2 的真數是正數,等於 2log(π−3)。

(2) 錯誤。 由對數的定義 3log3​7=7,所以 3−log3​7=3log3​71​=71​。正數的任何次方都是正數,不會是 −7。

(3) 正確。 log4​9=log22​32=log22log32​=2log22log3​=log2​3。

(4) 正確。 對數律 log(2×3)=log2+log3。

(5) 正確。 log9​8=log32log23​=23​⋅log3log2​=23​log3​2,所以 log9​8log3​2​=23​log3​2log3​2​=32​。

第 3 題

答案 (1)(2)(5)。

(1) 正確。 點 (s, t) 在 y=10x 上,即 t=10s;它對 y 軸的對稱點 (−s, t) 滿足 t=10−(−s),在 y=10−x 上。反過來也一樣。

(2) 正確。 換底:log101​​x=log101​logx​=−logx。點 (s, t) 在 y=logx 上時,對 x 軸的對稱點 (s, −t) 在 y=−logx 上。

(3) 錯誤。 兩者互為反函數,圖形對稱於直線 y=x,不是原點。例如 (0, 1) 在 y=10x 上,它對原點的對稱點 (0, −1) 的 x 坐標是 0,不在 y=logx 的定義域內。

(4) 錯誤。 當 0<x<1 時 ∣logx∣=−logx,x 愈接近 0 值愈大,沒有上限;而直線在這一段的 y 值介於 2 與 2.5 之間。取 x=1:曲線 y=0,直線 y=2.5,曲線在直線下方;取 x=10001​:曲線 y=3,直線 y=2.0005,曲線在直線上方。曲線在 10001​ 與 1 之間是連續不斷的(和高一勘根的想法相同),所以一定穿過直線,兩圖形有交點。

(5) 正確。 底數 101​ 介於 0 與 1 之間,y=log101​​x 是遞減函數。取兩點 A(x1​, y1​)、B(x2​, y2​),x1​<x2​,則 y1​>y2​,斜率 x2​−x1​y2​−y1​​<0。

(4) 的交點在 x 約 0.0099 附近;在 x>1 的部分,logx 一直小於 21​x+2,沒有交點,所以全部只有一個交點。
把各數都寫成同一個底數的次方,比大小就變成比指數;y=ax 與 y=loga​x 對稱於直線 y=x。

02選填 A、B(第 4~6 題):換底公式、對數律與圖形平移

第 4 題由換底公式 loga​b1​=logb​a:log2​61​=log6​2,log3​61​=log6​3。相加 =log6​(2×3)=log6​6=1。
第 5 題2log125​=log(125​)2=log125。原式 =log(2×52​×125)=log100=2。
第 6 題log2​(8x−16)=log2​(8(x−2))=log2​8+log2​(x−2)=log2​(x−2)+3。y=log2​x 向右平移 a、向上平移 b 得 y=log2​(x−a)+b,比較得 a=2、b=3,a+b=5。
真數裡的係數用對數律拆出來,就變成上下平移。

03選填 C、D(第 7、8 題):指數方程式與不等式

第 7 題4x+21​=421​×4x=2×(2x)2,31×2x−2=431​×2x。令 t=2x>0,方程式變成 2t2+431​t−1=0,乘以 4 得 8t2+31t−4=0,即 (8t−1)(t+4)=0。t=−4 不合(2x>0),所以 2x=81​=2−3,x=−3。
檢查:4−25​=321​,31×2−5=3231​,321​+3231​−1=0。
第 8 題都化成以 2 為底:161​=2−4,(41​)4x=(2−2)4x=2−8x,2=21。底數 2>1,不等號方向不變:−4≤−8x≤1,各除以 −8 不等號反向,得 −81​≤x≤21​。所以 a=−81​,b=21​,a+b=83​。
指數方程式看到 4x 與 2x 同時出現,就令 t=2x,記得 t>0。

04選填 E~H(第 9~12 題):連比式、對數有意義的條件、換底與對數律

第 9 題

各式取常用對數,令 logd=k(d=1,所以 k=0):3loga=8logb=12logc=k,得 loga=3k​,logb=8k​,logc=12k​。由 (abc)x=d 得 x(loga+logb+logc)=logd,即

x(3k​+8k​+12k​)=k

括號內 =248k+3k+2k​=2413k​,兩邊除以 k 得 x=1324​。

第 10 題底數條件:x−2>0 且 x−2=1,即 x>2、x=3。真數條件:−x2+8x−7>0,即 x2−8x+7<0,(x−1)(x−7)<0,1<x<7。合起來 2<x<7 且 x=3,整數有 4、5、6,共 3 個。
第 11 題

用以 5 為底的換底公式:

logxy​yx​=log5​x+log5​ylog5​x−log5​y​=14+1014−10​=244​=61​

第 12 題

由圖,C、E、F 都在圓弧上,F 在直線 AD 上,E 在直線 AB 上。矩形的兩條對角線等長,所以 AC=BD。C 在以 A 為圓心的圓弧上,半徑 AF=AC=BD。F 在 D 的上方,所以

DF=AF−AD=20log3​72−30log3​4=log3​7220−log3​430

而 7220=(23×32)20=260×340,430=260。所以 DF=log3​260260×340​=log3​340=40。

連比式設一個共同的值 k 再取對數;係數放回真數當次方,再用對數律合併。

05選填 I~K(第 13~15 題):對數方程式、對數不等式與複利

第 13 題底數條件:2x−3>0 且 2x−3=1,即 x>23​、x=2;真數條件:(x−3)2>0,即 x=3。由定義 (x−3)2=(2x−3)1,x2−6x+9=2x−3,x2−8x+12=0,(x−2)(x−6)=0。x=2 時底數 2x−3=1,不合;所以 x=6。
檢查:x=6 時底數 9、真數 9,log9​9=1。
第 14 題

真數條件:x−1>0 且 4−x>0,即 1<x<4。把兩邊都化成以 41​ 為底:log21​​(x−1)=log41​​(x−1)2,1=log41​​41​,所以左邊 =log41​​4(x−1)2​。

不等式變成 log41​​4(x−1)2​>log41​​(4−x)。底數 41​<1,函數遞減,不等號反向:4(x−1)2​<4−x,x2−2x+1<16−4x,x2+2x−15<0,(x+5)(x−3)<0,−5<x<3。

與真數條件取交集得 1<x<3,所以 a=1、b=3,a+b=4。

log21​​(x−1)=log41​​(x−1)2 用的是換底:log41​​(x−1)2=2log21​2log(x−1)​。
第 15 題n 年後本利和為 10×1.06n 萬元。要 10×1.06n>30,即 1.06n>3。兩邊取常用對數(底數 10>1,不等號方向不變):nlog1.06>log3,n>0.02530.4771​≈18.86。n 是正整數,所以至少 19 年。
1.0618≈2.85,1.0619≈3.03,第 19 年才超過 3 倍。
對數不等式先寫真數條件,化成同底後看底數是否小於 1 決定不等號方向,最後取交集。

06選填 L、M(第 16、17 題):反函數圖形的對稱、換元求最小值

第 16 題y=logx 與 y=10x 互為反函數,圖形對稱於直線 y=x;直線 x+y=3 把 x、y 互換後還是自己,也對稱於 y=x。所以 (x1​, y1​) 對 y=x 的對稱點 (y1​, x1​) 同時在 y=10x 與 x+y=3 上。y=10x 遞增、x+y=3 遞減,交點只有一個,所以 (x2​, y2​)=(y1​, x1​),x2​=y1​。因此 x1​+x2​=x1​+y1​=3。
第 17 題

展開:f(x)=2(4x−3⋅2x+49​)+2(4−x−3⋅2−x+49​)+3=2(4x+4−x)−6(2x+2−x)+12。

令 t=2x+2−x,則 4x+4−x=t2−2。由算幾不等式 t≥22x⋅2−x​=2,x=0 時等號成立。

f=2(t2−2)−6t+12=2t2−6t+8=2(t−23​)2+27​。頂點 t=23​ 不在 t≥2 的範圍內;在 t≥2 時 f 隨 t 增加而增加,最小值在 t=2:f=8−12+8=4。

直接代 x=0:2×41​+2×41​+3=4。若誤用頂點會得到 27​,但 t=23​ 取不到。
換元之後一定要先寫出新變數的範圍,二次函數的極值要看頂點在不在範圍內。

07選填 N、O(第 18、19 題):對數模型、由圖形夾出解的範圍

第 18 題

由鍵盤圖,Mi 是 f5​,高音 Sol 是 f20​。

logf5​f20​​=logf1​f20​​−logf1​f5​​=1219​log2−124​log2=1215​log2=log245​

所以 f5​f20​​=245​,x=45​。

公式說每往右一個鍵(含黑鍵)頻率乘以 2121​;從 f5​ 到 f20​ 共 15 個鍵,倍數是 21215​。
第 19 題

答案 (2)。逐一由等號兩邊的範圍夾出各數。

a:(21​)a>0,所以 log2​a>0,得 a>1。

b:(21​)b>0,所以 log21​​b>0,得 0<b<1;此時 (21​)b<(21​)0=1,所以 log21​​b<1=log21​​21​,底數小於 1,得 b>21​。故 21​<b<1。

c:2c>0,所以 log21​​c>0,得 0<c<1;此時 2c>20=1,所以 log21​​c>1=log21​​21​,得 c<21​。故 0<c<21​。

合起來 c<21​<b<1<a,即 c<b<a。

三個方程式各有一個解:例如 y=(21​)x 遞減、y=log2​x 遞增,兩圖形恰交於一點。數值上 a≈1.32、b≈0.64、c≈0.40。
比較方程式的解,不必解出來:用等號另一邊的正負與範圍,把每個數夾在 0、21​、1 這些分界之間。

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第 3 題要看出絕對值把小於 1 那一段的對數圖形翻上來後會一路往上,所以一定會碰到直線;第 13 題底數不可以等於 1,解出來的兩個根要剔除一個;第 14 題底數小於 1,去掉對數時不等號要反向,還要和真數條件取交集;第 17 題換元後新變數至少是 2,最小值不在拋物線的頂點;第 19 題要先由等號兩邊的正負與範圍把三個數各自夾住。詳解逐題寫在本頁。

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