御藍教育/段考卷/高一

段考詳解範圍:數與式、指數與對數、直線方程式(實數、絕對值、指數、常用對數、直線的斜率與方程式)

武陵高中 108 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

多選題 4 題(共 28 分;每題全對得 7 分,錯一個選項得 4 分,錯二個選項得 2 分)、填充題 11 格(每格 6 分,共 66 分)、計算題 1 題兩小題(共 6 分,每小題 3 分)。原卷各大題各自從 1 編號,本頁全卷連續編號:第 5~15 題是填充題第 1~11 題,第 16~17 題是計算題第 1 題的 (1)(2)。答案已與學校公布的答案逐題核對,其中 1 題不同(第 15 題,即填充題第 11 題,區間端點的等號,見該題詳解)。

一、多選題(共 28 分;每題全對得 7 分,錯一個選項得 4 分,錯二個選項得 2 分)
1
下列何者為有理數?
  1. (1) 1.70.2​
  2. (2) 3.14159
  3. (3) 297​​
  4. (4) (2+3​)−2+3​1​
  5. (5) 2​+12​+2​
2
試問下列敘述哪些是正確的?
  1. (1) 若 a2 為有理數,且 a5 為有理數,則 a 必為有理數
  2. (2) 若 a+b,ab 為有理數,則 a,b 均為有理數
  3. (3) 2​+11​<6​+7​
  4. (4) 設 a,b 為正實數,若 a+3b=12,則 ab 的最大值為 12
  5. (5) 設 a,b 為實數,若 a+b3​=0,則 a=b=0
3
下列哪些不等式的解,在數線上畫出的區間長度是相等的?
  1. (1) ​x−5​​≤3
  2. (2) ​x+5​​≤3
  3. (3) ∣x−3∣≤5​
  4. (4) x−5​​≤3​
  5. (5) x2≤14+245​
4
坐標平面上四條直線 L1​,L2​,L3​,L4​ 與 x 軸、y 軸及直線 y=x 的相關位置如圖所示,其中 L1​ 與 L3​ 垂直,而 L3​ 與 L4​ 平行。設 L1​,L2​,L3​,L4​ 的方程式分別為 y=m1​x,y=m2​x,y=m3​x 以及 y=m4​x+c。試問下列哪些選項是正確的?
  1. (1) m3​>m2​>m1​
  2. (2) m1​⋅m4​=−1
  3. (3) m1​<−1
  4. (4) m2​⋅m3​>−1
  5. (5) c<0
載入中...
二、填充題(每格 6 分,共 66 分)
5
9−21​×831​÷381−3​​= ____。
6
已知坐標平面上直線 L 的方程式為 x−2y−1=0,今將直線 L 水平向左平移 2 單位,再鉛直向上平移 1 單位後,所得的直線方程式為 ____。(以一般式 ax+by+c=0 作答)
7
坐標平面上有一平行四邊形 ABCD,且直線 AB 的方程式為 2x−3y−1=0,直線 CD 的 x 截距與 y 截距的和為 −2,試求直線 CD 的方程式為 ____。(以一般式 ax+by+c=0 作答)
8
△ABC 中,A(1,2),B(2,−1),C(5,4),點 D 在 BC 邊上,且 BD:DC=2:1,試求直線 AD 的方程式為 ____。(以一般式 ax+by+c=0 作答)
9
已知正數 x、y、z 滿足 22x+5y​=10xy​ 與 29y+7z​=63yz​,求比值 zx​= ____。
10
若 a,b,c 皆為整數,且同時滿足以下三個條件:(i) 1000≤a,b,c≤2000,(ii) ab+9=a2+3b,(iii) a2+ac+c2=a3−c3,則 a,b,c 的解共有 ____ 組。
11
pH 值也就是酸鹼值,是判斷液體為酸性或鹼性的測度值,它和液體中氫離子濃度有關。假設某液體的氫離子濃度為 M 莫耳/公升,則其 pH 值定為 −logM。一般正常雨水的 pH 值為 5.6,小於 5.6 即為酸雨,酸雨對整個地球是有危害的。1979 年,美國維吉尼亞州曾測到 pH 值為 1.6 的雨水,求這種雨水的氫離子濃度是正常雨水的氫離子濃度的 ____ 倍。
12
設 A(2,3)、B(5,1)、C(4,6) 形成 △ABC,若直線 L:y=mx−3m−2 與 △ABC 相交,則實數 m 的範圍為 ____。
13
23+5​​​=a+b,其中 a 為正整數,0≤b<1,則 b2​−a= ____。
14
已知 x2−4x+1=0,則 x3+x31​= ____。
15
滿足不等式 ∣3x−p∣<5 的整數 x 恰有 1,2,3 三個數,則 p 值的範圍為 ____。
三、計算題(共 6 分,每小題 3 分,要有詳細的計算過程,只給答案不予計分)
計算題第 1 題(第 16~17 題) 「碘131」半衰期僅八天(每八天輻射強度衰減一半),政府規定:「碘131」殘留量的基準值是每公斤 37 貝克(即不能超過 37 貝克)。原子能委員會於 3 月 25 日中午 12 點採樣分析國外某大學研究用核反應器周圍環境的「碘131」殘留量,偵測到「碘131」含量每公斤 148 貝克,懷疑與輻射外洩有關。經此採樣分析後,該大學才承認匿報輻射外洩,並承認該校核反應器在 3 月 1 日中午 12 點發生輻射外洩事件。試回答下列兩問題:(註:貝克是輻射強度的單位)
16
(1) 原子能委員會採樣分析後幾天,核反應器周圍環境的「碘131」殘留量值才會下降至政府規定的基準值每公斤 37 貝克?(3 分)
17
(2) 該校核反應器發生輻射外洩時,「碘131」殘留量為每公斤幾貝克?(3 分)
02 · 答案

答案一覽,先對再看詳解

第 1 題(1)(2)(3)
第 2 題(1)(3)(4)
第 3 題(1)(2)
第 4 題(1)(2)(4)(5)
第 5 題6
第 6 題x−2y+3=0
第 7 題2x−3y+12=0
第 8 題x−9y+17=0
第 9 題1835​
第 10 題997
第 11 題10000
第 12 題m≥23​ 或 m≤−5
第 13 題5​
第 14 題52
第 15 題5<p<7(學校公布的答案;照卷面印的「<5」計算,兩端也成立,為 5≤p≤7,見詳解)
第 16 題16 天
第 17 題每公斤 1184 貝克
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多選題第 1~2 題:有理數與無理數

第 1 題答案 (1)(2)(3)。 (1) 正確。 1.70.2​=172​,是兩個整數的比。 (2) 正確。 循環小數都可以化成分數:3.14159=3+9999914159​,是有理數。 (3) 正確。 297​=925​,所以 297​​=35​。 (4) 錯誤。 分母有理化:2+3​1​=(2+3​)(2−3​)2−3​​=2−3​,原式 =(2+3​)−(2−3​)=23​,是無理數。 (5) 錯誤。 分子 2​+2=2​(1+2​),所以原式 =2​,是無理數。
(2) 的橫線蓋住 14159 五個數字,它是循環小數 3.1415914159⋯,不是圓周率。
第 2 題答案 (1)(3)(4)。 (1) 正確。 若 a=0,a 是有理數。若 a=0,則 a4=(a2)2 是不為 0 的有理數,a=a4a5​ 是兩個有理數相除,仍是有理數。 (2) 錯誤。 取 a=2​、b=−2​,則 a+b=0、ab=−2 都是有理數,但 a、b 都是無理數。 (3) 正確。 兩邊都是正數,比較平方:(2​+11​)2=13+222​,(6​+7​)2=13+242​。因為 22<42,所以左邊的平方較小,左邊較小。 (4) 正確。 a 與 3b 都是正數,由算幾不等式 2a+3b​≥a⋅3b​,即 6≥3ab​,平方得 3ab≤36,ab≤12。等號在 a=3b=6(即 a=6、b=2)時成立,所以最大值是 12。 (5) 錯誤。 題目只說 a、b 是實數。取 a=−3、b=3​,則 a+b3​=−3+3=0,但 a、b 都不是 0。
(5) 若把條件改成「a、b 為有理數」,結論才成立。
「若…則必…」的敘述,找到一個反例就推翻;要說它正確,就得對所有情形說明。

02多選題第 3~4 題:區間長度與斜率

第 3 題答案 (1)(2)。先把每個選項的解寫成區間,再算長度。 (1) 正確。 5​−3≤x≤5​+3,長度 6。 (2) 正確。 −5​−3≤x≤−5​+3,長度 6,與 (1) 相等。 (3) 錯誤。 3−5​≤x≤3+5​,長度 25​,與其他選項都不相等。 (4) 錯誤。 根號內不可為負,所以 x−5​≥0;兩邊平方得 x−5​≤3。解為 5​≤x≤5​+3,長度 3。 (5) 錯誤。 14+245​=9+5+29×5​=(3+5​)2,所以 ∣x∣≤3+5​,長度 6+25​。 五個長度依序是 6、6、25​、3、6+25​,只有 (1) 與 (2) 相等。
∣x−c∣≤r 的解是以 c 為中心、長度 2r 的區間;長度只看 r,與中心在哪裡無關。25​≈4.47,不等於 6 也不等於 3。
第 4 題答案 (1)(2)(4)(5)。先由圖讀出:L3​ 過原點,在第一象限比 y=x 陡,所以 m3​>1。L1​、L2​ 過原點且由左上到右下,斜率都是負的,其中 L1​ 比 L2​ 陡,所以 m1​<m2​<0。 L1​ 與 L3​ 垂直,所以 m1​m3​=−1。L3​ 與 L4​ 平行,所以 m4​=m3​。 (1) 正確。 m3​>0>m2​>m1​。 (2) 正確。 m1​⋅m4​=m1​⋅m3​=−1。 (3) 錯誤。 m1​=−m3​1​,而 m3​>1,所以 −1<m1​<0。 (4) 正確。 m2​>m1​ 且 m3​>0,兩邊同乘 m3​ 得 m2​m3​>m1​m3​=−1。 (5) 正確。 c 是 L4​ 的 y 截距。圖中 L4​ 在 L3​ 的右下方,與 y 軸交在原點下方,所以 c<0。
斜率為負的兩條直線,越陡的斜率越小(絕對值越大)。

03填充題第 1~4 題(本頁第 5~8 題):指數律與直線方程式

第 5 題逐項化簡:9−21​=(32)−21​=3−1=31​;831​=(23)31​=2。 81−3=(34)−3=3−12,開平方得 3−6,再開立方得 3−2=91​。 原式 =31​×2÷91​=32​×9=6。
第 6 題設新直線上的點為 (x,y),它是由原直線上的點 (x+2,y−1) 向左 2、向上 1 移過來的,所以 (x+2,y−1) 滿足原方程式:(x+2)−2(y−1)−1=0,整理得 x−2y+3=0。
驗算:原直線上的點 (1,0) 移到 (−1,1),代入 −1−2+3=0,符合。
第 7 題平行四邊形的對邊平行,所以直線 CD 與直線 AB 平行,可設為 2x−3y+k=0(k=−1)。令 y=0 得 x 截距 −2k​;令 x=0 得 y 截距 3k​。 兩截距的和 −2k​+3k​=−6k​=−2,所以 k=12。直線 CD:2x−3y+12=0。
驗算:x 截距 −6,y 截距 4,和為 −2。
第 8 題D 在 BC 上且 BD:DC=2:1,由分點公式 D=(31×2+2×5​,31×(−1)+2×4​)=(4,37​)。 直線 AD 的斜率 =(37​−2)÷(4−1)=91​。 過 A(1,2) 的點斜式是 y−2=91​(x−1)。 兩邊同乘 9 整理,直線 AD 為 x−9y+17=0。
驗算:D 代入得 4−21+17=0。
平行的直線 x、y 的係數可以取成相同,只有常數項不同。

04填充題第 5~7 題(本頁第 9~11 題):算幾不等式、因式分解與 pH 值

第 9 題2x 與 5y 都是正數,由算幾不等式 22x+5y​≥2x⋅5y​=10xy​,等號只在 2x=5y 時成立。題目給的正是等號,所以 2x=5y,x=25y​。 同理 29y+7z​≥63yz​,等號成立表示 9y=7z,z=79y​。 所以 zx​=25y​×9y7​=1835​。
不用算幾不等式也可以:第一式兩邊平方整理得 (2x−5y)2=0。
第 10 題條件 (ii) 移項:ab−3b=a2−9,即 b(a−3)=(a−3)(a+3)。因為 a≥1000,a−3=0,所以 b=a+3。 條件 (iii) 右邊用立方差公式:a3−c3=(a−c)(a2+ac+c2)。a、c 都是正數,a2+ac+c2>0,兩邊同除得 a−c=1,即 c=a−1。 三個數都要在 1000 到 2000 之間:1000≤a−1 得 a≥1001;a+3≤2000 得 a≤1997。a 可取 1001 到 1997 的每個整數,共 1997−1001+1=997 個,每個 a 恰好決定一組 (a,b,c),所以共有 997 組。
三個數裡 c 最小、b 最大,範圍由這兩個數卡住。
第 11 題pH 值 =−logM。正常雨水:−logM=5.6,logM=−5.6,由 log 的意義得 M=10−5.6。那次測到的雨水:M=10−1.6。 兩者相除:10−5.610−1.6​=10−1.6+5.6=104=10000 倍。
pH 值每少 1,氫離子濃度變成 10 倍;少了 4,就是 104 倍。

05填充題第 8~11 題(本頁第 12~15 題):過定點的直線、根式與絕對值

第 12 題y=mx−3m−2 可寫成 y+2=m(x−3),不論 m 是多少,L 都通過定點 P(3,−2),m 是它的斜率。 P 到三個頂點的斜率:PA 的斜率 =2−33−(−2)​=−5,PB 的斜率 =5−31−(−2)​=23​,PC 的斜率 =4−36−(−2)​=8。 A 在鉛直線 x=3 的左邊,B、C 在右邊,三角形在 P 的上方並跨過 x=3。把過 P 的直線從 PB 的位置逆時針轉到 PA 的位置,中間掃過整個三角形,並經過鉛直的位置:斜率先由 23​ 一路變大(途中經過 PC 的 8),越過鉛直線後從很小的負數變大到 −5。 所以 m≥23​ 或 m≤−5。
另一種檢查:令 f(x,y)=mx−3m−2−y,三個頂點的值是 f(A)=−m−5、f(B)=2m−3、f(C)=m−8。直線與三角形不相交,就是三個值同號(同號表示三個頂點在直線的同一側):全正要 m<−5 且 m>23​,不可能;全負是 −5<m<23​。其餘的 m 都相交,結果相同。
第 13 題23+5​​=46+25​​=4(5​+1)2​,所以 23+5​​​=25​+1​。 因為 2<5​<3,所以 23​<25​+1​<2,整數部分 a=1,b=25​+1​−1=25​−1​。 b2​=5​−14​=5−14(5​+1)​=5​+1,所以 b2​−a=5​+1−1=5​。
25​+1​≈1.618。
第 14 題x=0 不滿足方程式,所以 x=0。把 x2−4x+1=0 兩邊同除以 x:x−4+x1​=0,即 x+x1​=4。 乘法公式:(x+x1​)3=x3+x31​+3(x+x1​)。 所以 x3+x31​=43−3×4=52。
第 15 題∣3x−p∣<5 即 −5<3x−p<5,3p−5​<x<3p+5​。這個區間不含端點,長度是 310​。 區間裡的整數恰好是 1、2、3,表示 0 與 4 不在裡面、1 與 3 在裡面:左端點要滿足 0≤3p−5​<1,即 5≤p<8;右端點要滿足 3<3p+5​≤4,即 4<p≤7。兩者同時成立:5≤p≤7。 端點要不要等號,代回去看:p=5 時不等式是 ∣3x−5∣<5,解為 0<x<310​,整數解正是 1、2、3(0 不在裡面);p=7 時解為 32​<x<4,整數解也是 1、2、3。所以照題目印的「<5」,本站算得 5≤p≤7。 學校公布的答案是 5<p<7,不含兩端。若題目的不等式是 ∣3x−p∣≤5(含等號),則 p=5 時 x=0 也是解、p=7 時 x=4 也是解,兩端就要去掉,答案才是 5<p<7。
這種題目的關鍵就在端點:區間不含端點時,端點剛好落在整數上,那個整數不算在解裡,所以參數可以取到等號。
參數的範圍題,最後一定要把端點的值代回原式檢查等號。

06計算題第 1 題(本頁第 16~17 題):半衰期

第 16 題3 月 25 日中午採樣時是每公斤 148 貝克。每過 8 天變成一半:8 天後是 74,再 8 天後是 37。 也可以寫成式子:採樣後 t 天的殘留量是 148×(21​)t/8。令它等於 37,(21​)t/8=14837​=41​=(21​)2,所以 8t​=2,t=16。 採樣分析後 16 天,殘留量才降到每公斤 37 貝克。
第 17 題3 月 1 日中午到 3 月 25 日中午相隔 25−1=24 天,是 24÷8=3 個半衰期。 設外洩時每公斤 N 貝克,經過 3 個半衰期剩下 N×(21​)3=8N​。由 8N​=148 得 N=148×8=1184。 外洩時的殘留量是每公斤 1184 貝克。
往前推時每 8 天是乘以 2:148→296→592→1184。
半衰期的題目先數經過幾個半衰期,往後推每次乘以二分之一,往前推每次乘以 2。

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多選第 2 題的選項 5 只說 a、b 是實數,取 a 等於負 3、b 等於根號 3 就是反例;多選第 3 題的選項 4 要記得根號內不可為負,區間長度是 3 不是 6;第 12 題的直線恆過定點(3,負 2),斜率的範圍跨過鉛直線,所以答案是兩段;第 15 題要把端點代回去檢查等號。詳解逐題寫在本頁。

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