御藍教育/段考卷/高一

段考詳解範圍:數與式(實數與數線、乘法公式與根式、絕對值、指數、算幾不等式)

文華高中 113 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 4 題(22 分)、多選題 2 題(12 分)、填充題 10 題(58 分)、非選擇題 1 題(8 分)

一、單選題(占 22 分)說明:第 1 題至第 3 題,每題 6 分;第 4 題,每題 4 分。
1
設 A(273​)、B(−133​)、C(x) 是數線上的三點,且 AC:BC=3:7,且 C 點在 AB 外,則 x 值為何?
  1. (1) 573​
  2. (2) −433​
  3. (3) −3​
  4. (4) 153​
  5. (5) 73​
2
下列哪個選項是正確的?
  1. (1) 3(−2)3​=2
  2. (2) 4​=±2
  3. (3) ((−3)31​)3=−3
  4. (4) 2π+7​≥7π​
  5. (5) (25​−52​)2​=25​−52​
3
已知放射物質的質量會隨時間而衰退減少,且無論何時算起,質量衰退為原來一半所需要的時間皆相同,此時間長度稱為「半衰期」。若某放射性物質兩年前的質量為 4000 公克,且目前它已衰減至 2000 公克,則再經過一年後,它的質量最接近多少公克?
  1. (1) 1732
  2. (2) 283
  3. (3) 1000
  4. (4) 500
  5. (5) 1414
4
已知 0<2−2​<1,請問下列哪一個選項的數字最小?
  1. (1) (2−2​)3
  2. (2) (2−2​)2
  3. (3) 2+2​2−2​​
  4. (4) 2−2​+2+2​1​
  5. (5) 6−42​​
二、多選題(占 12 分)說明:第 5 題至第 6 題,每題 6 分。(6-3.6-1.2-0)
5
請問下列哪些選項是正確的?
  1. (1) 65−25​​ 是一個「比 7 大且比 8 小」的無理數
  2. (2) 13​+7​≥17​+3​
  3. (3) 3​−7​<13​−17​
  4. (4) [(a−b)(a2−ab+b2)][(a+b)(a2+ab+b2)]=a6−b6
  5. (5) 若 8−215​​=a+b,其中 a 為整數,0<b<1,則 b+b−1 為有理數
6
請問下列哪些選項是正確的?
  1. (1) 若實數 x>0,則 x2+x21​−2​=x−x1​
  2. (2) 0.1234+0.321>0.4444
  3. (3) 若 a,b,c,d 皆為有理數,x,y 為無理數,且 a+bx=c+dy,則 a=c 且 b=d
  4. (4) 對於任意實數 x,​x−2​​−​x−3​​ 的最大值為 3​−2​
  5. (5) 對於任意實數 x,​x−3​​+​x−2​​ 的最大值為 3​+2​
三、填充題(占 58 分)說明:第 7 題至第 12 題,每題 7 分;第 13 題至第 16 題,每題 4 分。
7
已知 a、b 皆為有理數,且 a×3+22​​+b×3−22​​=52​−3,則數對 (a,b)= ____。
8
化簡 (3130​−5​​)×(3130​+5​​)2732​×(0.0081)−0.25​= ____。
9
若 x 為實數且 2x−x−1=5,利用乘法公式,求 (2x)2+x−2= ____。
10
已知 ∣x−9∣ 可以解讀成「在數線上 x 與 9 的距離」,且 ∣x+18∣ 可以解讀成「在數線上 x 與 −18 的距離」。若 x 為整數且 ∣x−9∣+∣x+18∣<29,則符合條件的 x 值有 ____ 個。
11
某項研究指出學生學習 t 星期之後,其學習量 M 有如下的關係:M=a(1−10−bt),其中 a、b 常數與學生學習的科目有關。已知小文兩星期可以背熟 400 個單字,四星期可以背熟 600 個單字,則小文六星期可以背熟 ____ 個單字。
12
設 a=8.4×10−20 且 b=2.1×108,已知 a×b 在小數點後第 m 位數字開始不為 0,且 ab​ 是一個 n 位數的整數,則數對 (m,n)= ____。
13
設 x、y 與 z 皆為實數,5x=32y​=(2.25)4z​=10​,則 x1​+y2​−z2​= ____。
14
設 a 與 b 皆為實數,已知「∣ax+2∣≤1 的解」為「1≤x≤b」,則數對 (a,b)= ____。
15
如圖,A、B、C、D 四點共圓,兩弦 AB 與 CD 相交於 E,AE=EB,若 CE=1,CD=4−5​,則 AB= ____。
載入中...
16
阿祥想用竹籬笆圍成如圖的區域,圖中的右側區域為正方形,且右側正方形與左側小矩形的面積和至少為 54 平方公尺,則阿祥至少需準備 ____ 公尺長的竹籬笆。
載入中...
四、非選擇題(占 8 分)說明:第 17 題,每題 8 分。
17
試以分段討論的方法,求滿足 3∣x+2∣+2∣x+3∣≥12−x 的實數 x 之範圍,並將其解以區間符號表示。
02 · 答案

答案一覽,先對再看詳解

第 1 題(1)
第 2 題(4)
第 3 題(5)
第 4 題(3)
第 5 題(1)(2)(3)(4)
第 6 題(2)(4)
第 7 題(1, 4)
第 8 題6
第 9 題29
第 10 題28
第 11 題700
第 12 題(11, 28)
第 13 題2
第 14 題(−1, 3)
第 15 題10​−2​
第 16 題36
第 17 題(−∞, −6]∪[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單選 1~4:外分點、根式的定義、半衰期與比大小

第 1 題答案 (1)。A 在 B 的右邊,AB=273​−(−133​)=403​。C 在 AB 外,而且 AC<BC,所以 C 離 A 比較近,在 A 的右邊。設 AC=3k、BC=7k,則 BC−AC=AB,4k=403​,k=103​。所以 AC=303​,x=273​+303​=573​。驗算:BC=573​+133​=703​,比是 30:70=3:7。
如果 C 在 AB 內,會得到 x=273​−123​=153​,就是選項 (4);題目指定在 AB 外,要取外分點。
第 2 題答案 (4)。(1) 錯:(−2)3=−8,3−8​=−2。(2) 錯:4​ 表示 4 的正平方根,只有 2。(3) 錯:分數指數 an1​ 只在底數 a>0 時有定義,(−3)31​ 沒有意義,不能套指數律。(4) 對:π 和 7 都是正數,由算幾不等式 2π+7​≥7π​(因為 π=7,其實是嚴格大於,「≥」仍然成立)。(5) 錯:25​=20​,52​=50​,25​−52​<0,所以 (25​−52​)2​=​25​−52​​=52​−25​。
a2​=∣a∣,開根號的結果不會是負數;(3) 和 (1) 不同,(1) 是三次方根(負數可以開),(3) 是負數的分數次方(沒有定義)。
第 3 題答案 (5)。兩年從 4000 公克變成 2000 公克,剛好剩一半,所以半衰期是 2 年。設每經過一年質量變成原來的 r 倍(r>0),則 r2=21​,r=2​1​=22​​。再過一年:2000×22​​=10002​≈1414 公克。
一年是半個半衰期,質量乘以 (21​)21​,不是減少 500 公克;衰減是每段相同時間乘以相同的倍數。
第 4 題答案 (3)。設 t=2−2​(0<t<1)。先化簡:2+2​1​=(2+2​)(2−2​)2−2​​=2t​。所以五個選項依序是 (1) t3、(2) t2、(3) t×2t​=2t2​、(4) t+2t​=23t​、(5) 6−28​​=4​−2​=t。因為 0<t<1,所以 t3<t2<t<23t​,只剩 (1) 和 (3) 要比。2​<1.5,所以 t>21​,t3=t2×t>2t2​。最小的是 (3)。(數值:t≈0.586,(1) ≈0.201,(3) ≈0.172。)
把每個選項都用同一個 t 表示之後,只需要比較 t 和 21​ 的大小。

02多選 5~6:根式比大小、乘法公式、有理數與無理數、絕對值的極值

第 5 題答案 (1)(2)(3)(4)。(1) 對:25​=20​ 介於 4 和 5 之間,所以 60<65−25​<61,而 72=49、82=64,開根號後介於 7 和 8 之間;若 r=65−25​​ 是有理數,則 5​=265−r2​ 也是有理數,矛盾,所以是無理數。(2) 對:兩邊都是正數,平方比較,左邊 20+291​,右邊 20+251​,左邊大。(3) 對:移項後就是 3​+17​<13​+7​,和 (2) 是同一件事。(4) 對:乘法可以交換順序,把四個因式重新配對:(a−b)(a2+ab+b2)=a3−b3,(a+b)(a2−ab+b2)=a3+b3,乘起來是 (a3−b3)(a3+b3)=a6−b6。(5) 錯:8−215​ 找兩數和 8、積 15,得 8−215​​=5​−3​;又 215​=60​ 介於 7 和 8 之間,0<8−215​<1,所以 0<5​−3​<1,a=0、b=5​−3​。b−1=5​−3​1​=25​+3​​,b+b−1=235​−3​​;若它是有理數 q,把 35​−3​=2q 兩邊平方得 48−615​=4q2,15​ 會是有理數,矛盾,所以是無理數。
(4) 方括號裡的配對不是立方差、立方和公式的形式,但四個因式全部相乘,換個配對就是了。(3) 兩邊都是負數,不能直接平方比較,要先移項成 (2) 的樣子。
第 6 題答案 (2)(4)。(1) 錯:x2+x21​−2=(x−x1​)2,開根號是 ​x−x1​​;取 x=21​,左邊是 23​,右邊是 −23​。(2) 對:0.1234=0.12341234⋯>0.1234,0.321=0.321321⋯>0.3213,相加大於 0.4447,而 0.4444=0.4444⋯<0.4445。(3) 錯:取 a=c=0、b=2、d=1、x=2​、y=22​,則 a+bx=c+dy=22​,但 b=d。(4) 對:這個式子是「x 到 2​ 的距離」減「x 到 3​ 的距離」。x≥3​ 時等於 (x−2​)−(x−3​)=3​−2​;2​≤x<3​ 時等於 2x−2​−3​,小於 3​−2​;x<2​ 時等於 −(3​−2​)。所以最大值是 3​−2​。(5) 錯:這是 x 到兩點的距離和,x 離得越遠就越大,沒有最大值;2​≤x≤3​ 時有最小值 3​−2​。
(3) 的條件裡 x、y 是兩個不同的無理數,不能比較係數;要像 a+b2​=c+d2​ 這樣同一個無理數才行。
絕對值看成數線上的距離:距離的「差」有最大值(兩定點的距離),距離的「和」只有最小值(也是兩定點的距離)。

03填充 7~10:雙重根號、指數化簡、乘法公式、距離和

第 7 題3+22​ 找兩數和 3、積 2:3+22​​=2​+1,3−22​​=2​−1。代入:a(2​+1)+b(2​−1)=(a+b)2​+(a−b)=52​−3。a、b 是有理數,比較兩邊:a+b=5,a−b=−3,解得 a=1、b=4。
第 8 題分子:2732​=(33)32​=32=9;0.0081=0.34,(0.0081)−0.25=(0.34)−41​=0.3−1=310​;分子是 9×310​=30。分母:兩個三次方根相乘可以併在一起,3(130​−5​)(130​+5​)​=3130−5​=3125​=5。所以原式 =530​=6。
−0.25=−41​,負號表示取倒數,41​ 表示開四次方。
第 9 題把 2x−x−1=5 兩邊平方:(2x)2−2×2x×x−1+x−2=25,中間項是 2×2x×x1​=4,所以 (2x)2+x−2=25+4=29。
中間項是 4 不是 2,因為 2x 的係數 2 也要乘進去。
第 10 題9 和 −18 的距離是 27。x 在 −18 和 9 之間(含端點)時,兩段距離的和就是 27,小於 29,都符合。x>9 時,距離和是 27+2(x−9),要小於 29 得 x<10;x<−18 時,距離和是 27+2(−18−x),要小於 29 得 x>−19。所以解是 −19<x<10,整數 x=−18,−17,⋯,9,共 9−(−18)+1=28 個。
兩端各可以往外多走不到 1,端點 −19 和 10 會使距離和剛好等於 29,不符合「小於」。

04填充 11~14:指數模型、科學記號、指數式化同底、絕對值不等式

第 11 題設 u=10−2b,則 10−4b=u2、10−6b=u3。條件是 a(1−u)=400、a(1−u2)=600。兩式相除:1−u1−u2​=1+u=400600​=23​,u=21​,代回得 a=800。六星期:M=a(1−u3)=800×(1−81​)=700 個。
不需要求出 b,只要把 10−2b 當成一個整體。每多兩星期,「還沒背熟的量」a−M 變成一半:400→200→100。
第 12 題a×b=8.4×2.1×10−20+8=17.64×10−12=1.764×10−11,寫成小數是 0.00000000001764,第一個不是 0 的數字 1 在小數點後第 11 位,m=11。ab​=8.42.1​×108−(−20)=0.25×1028=2.5×1027,是 25 後面接 26 個 0,共 28 位數,n=28。
要先化成標準的科學記號 c×10k(1≤c<10)再判斷:10−11 對應小數點後第 11 位,1027 對應 28 位數。直接用 17.64×10−12 或 0.25×1028 判斷會差一位。
第 13 題把每個等式改寫成「底數等於 10 的幾次方」。5x=1021​,兩邊取 x2​ 次方:25=10x1​。32y​=1021​,兩邊取 y4​ 次方:9=10y2​。(2.25)4z​=1021​,兩邊取 z4​ 次方:2.25=10z2​。所以 10x1​+y2​−z2​=2.2525×9​=100=102,x1​+y2​−z2​=2。
所求是 x1​、y2​、z2​ 的加減,對應到 10 的次方就是乘除,所以先湊出 10x1​、10y2​、10z2​。
第 14 題∣ax+2∣≤1 就是 −1≤ax+2≤1,即 −3≤ax≤−1。a=0 時無解;a>0 時解是 −a3​≤x≤−a1​,兩端都是負數,不可能是 1≤x≤b。所以 a<0,同除以 a 不等號要反向:−a1​≤x≤−a3​。和 1≤x≤b 對照:−a1​=1,a=−1;b=−a3​=3。驗算:∣−x+2∣≤1 即 ∣x−2∣≤1,解是 1≤x≤3。
指數式求值先把條件化成「某個數的次方等於多少」(10−2b=21​、10x1​=25),再把所求改寫成它的組合。

05填充 15~16:圓內兩弦與雙重根號、算幾不等式

第 15 題連 AC、BD。∠CAB 和 ∠CDB 都是弧 BC 所對的圓周角,所以相等;∠AEC 和 ∠DEB 是對頂角,也相等。因此 △AEC 和 △DEB 相似,DEAE​=BECE​,即 AE×BE=CE×DE。DE=CD−CE=3−5​。設 AE=EB=t,則 t2=1×(3−5​)。AB=2t=4t2​=12−45​​=12−220​​,找兩數和 12、積 20:10 和 2,所以 AB=10​−2​。
化簡雙重根號前要先把裡面的根號係數整理成 2:45​=220​。先算 (2t)2=12−45​ 再開根號,比先化簡 3−5​​ 方便。
第 16 題設右側正方形邊長 x 公尺,左側小矩形的寬 y 公尺(高也是 x),x>0、y>0。面積和 x2+xy=x(x+y)≥54。竹籬笆包括外框和中間的隔線:上下兩條橫的各 x+y,三條直的各 x,總長 2(x+y)+3x。把 3x 和 2(x+y) 看成兩個正數,由算幾不等式 23x+2(x+y)​≥3x×2(x+y)​=6x(x+y)​≥6×54​=18,所以總長 ≥36。等號在 3x=2(x+y) 且 x(x+y)=54 時成立,解得 x=6、y=3,確實可以做到,所以至少要 36 公尺。
總長寫成 5x+2y 之後不要直接對 5x 和 2y 用算幾不等式,因為條件給的是 x(x+y) 的乘積;要拆成 3x 和 2(x+y),乘積才會出現 x(x+y)。中間那條隔線也是竹籬笆。
用算幾不等式求極值時,把式子拆成兩項,使兩項的乘積剛好是題目給的固定量,最後檢查等號成立的條件。

06非選 17:分段討論解絕對值不等式

第 17 題絕對值裡面變號的位置是 x=−3 和 x=−2,分三段。(i) 當 x<−3:x+2<0、x+3<0,不等式是 −3(x+2)−2(x+3)≥12−x,即 −5x−12≥12−x,−4x≥24,x≤−6;和 x<−3 取共同部分得 x≤−6。(ii) 當 −3≤x<−2:x+2<0、x+3≥0,不等式是 −3(x+2)+2(x+3)≥12−x,即 −x≥12−x,0≥12,不成立,這一段無解。(iii) 當 x≥−2:兩個都不是負的,不等式是 3(x+2)+2(x+3)≥12−x,即 5x+12≥12−x,6x≥0,x≥0;和 x≥−2 取共同部分得 x≥0。三段合起來:x≤−6 或 x≥0,用區間符號表示為 (−∞, −6]∪[0, ∞)。驗算:x=−6 時左邊 12+6=18、右邊 18,等號成立;x=0 時左邊 6+6=12、右邊 12,等號成立。
每一段解出來的範圍都要和那一段本身的範圍取共同部分;−6 和 0 會使等號成立,所以用中括號,±∞ 那一端用小括號。

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第 5 題的選項 (4) 兩個方括號裡的配對不是立方差與立方和的公式,要把四個因式重新配對才看得出來;第 12 題要先化成標準的科學記號再判斷小數點後第幾位與幾位數,不然會差一位;第 13 題要把三個等式都改寫成 10 的次方再相乘除;第 16 題的總長要拆成兩項讓乘積出現題目給的面積條件,而且中間的隔線也要算進去。詳解逐題寫在本頁。

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