御藍教育/段考卷/高一

段考詳解範圍:數與式(實數與循環小數、根式、絕對值、算幾不等式)、指數、科學記號與常用對數

苑裡高中 111 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 19 題,照原卷順序

單選題 3 題(每題 4 分,共 12 分);複選題 4 題(每題 5 分,答錯一個選項扣 2 分,扣至該題 0 分為止,共 20 分);填充題 12 題共 13 格(共 68 分,第 11 題的兩小題各佔一格),依答案卷的計分表給分:答對 1~13 格所得分數依序為 6、12、18、24、30、35、40、45、50、55、60、64、68 分。試題卷上填充題的大題編號印作「二」,答案卷印作「三」,本頁照答案卷。答案已與學校公布的答案逐題核對,全部一致。

一、單選題(每題 4 分,共 12 分)
1
假設世界人口自 1980 年起,50 年內每年增長率均固定。已知 1987 年世界人口達 50 億,1999 年第 60 億人誕生在賽拉佛耶。根據這些資料推測 2023 年世界人口數最接近下列哪一個數?
  1. (A) 70 億
  2. (B) 72 億
  3. (C) 80 億
  4. (D) 86 億
  5. (E) 90 億
2
已知 loga=15,logb=10,則 log(a−b) 最接近下列哪一個值?
  1. (A) 23​
  2. (B) 3
  3. (C) 5
  4. (D) 10
  5. (E) 15
3
已知 9a=10log5,則 3a−3−a27a−27−a​ 的值等於下列哪一個選項?
  1. (A) 521​
  2. (B) 524​
  3. (C) 531​
  4. (D) 55−65​​
  5. (E) 55+65​​
二、複選題(每題 5 分,答錯一個選項扣 2 分,扣至該題 0 分為止,共 20 分)
4
以下是指數律應用,請選出正確的選項。
  1. (A) (2​)2=2
  2. (B) (2​)−1=−2​
  3. (C) 1−(2​)0=1
  4. (D) (−2)31​=3−2​
  5. (E) (2​)21​=42​
5
下列有關循環小數的敘述中,請選出正確的選項:
  1. (A) 0.7+0.3=0.6+0.4
  2. (B) 0.72+0.28=1.01
  3. (C) 0.7+0.3=1
  4. (D) 0.5+0.5=1.1
  5. (E) 0.9=1
6
三個相異實數 a、b、c 滿足 b=54a+c​,如果將 a、b、c 標示在數線上,則
  1. (A) c>b
  2. (B) 若 d=34​a−31​c,則 d 在 a 與 b 之間
  3. (C) b 在 a 與 c 之間
  4. (D) 如果 ∣b∣=54​∣a∣+51​∣c∣,則 a×b×c>0
  5. (E) a 到 c 的距離是 a 到 b 的距離的 5 倍
7
關於有理數與無理數的運算,下列敘述哪些是正確的?
  1. (A) a 是有理數,b 是無理數,則 a−b 是無理數
  2. (B) 若 a3、a8 是有理數,則 a 是有理數
  3. (C) 若 a+b2​=c+d2​,則 a=c 且 b=d
  4. (D) 設 a、b 是有理數,c、d 是無理數,若 a+c=b+d,則 a=b 且 c=d
  5. (E) 若 a+b,b+c,c+a 是有理數,則 a、b、c 都是有理數
三、填充題(共 68 分)
8
已知現今面積最大的國家面積有 17098242 平方公里。若將面積取 4 位有效數字並以科學記號表示,則面積為幾平方公里?
9
已知地球質量約為 5.9724×1021 公噸,且金星質量約為 4.8676×1021 公噸,請問地球質量比金星大多少公噸?(四捨五入到小數點以下第 3 位,並以科學記號表示)
10
設 x 為實數,解不等式 ​3x​−2​≤1,求 x 的範圍。
11
計算下列式子:(1) 3​+6​32​​−6​+2​43​​+2​+3​6​​ (2) log100+log10​−log101​
12
已知正實數 a、b 滿足 4a2+9b2=12,求 ab 的最大值。
13
已知 k 為整數,且 k<6+25​​<k+1,求 k 的值。
14
設實數 x 滿足方程式 ∣x+2∣+∣x−3∣=9,則 x 為何?(有兩相異解)
15
設 a 是正實數,a 的小數部分是 b,且 a2+b2=40,求 b。
16
已知 x、y 為實數,且 23x=4,92y=32,求 x2​−y5​ 的值。
17
設 x 為實數,若 2x+2−x=5,求 8x+8−x 之值。
18
以 log2≈0.301 可得 log5 的近似值,試問 5100 是幾位數?
19
線段或直線為“1 維空間”、一張紙或平面為“2 維空間”、一顆球或者是你現在看得到的空間為“3 維空間”。考慮:一條線段要放大兩倍需要同樣的兩條線段,因此線的維度為 1=log2log2​;一個正方形要“放大兩倍(此處的兩倍為邊長 ×2)”,需要四個相同正方形,因此正方形的維度為 2=log2log4​;同理,八個正立方體可以“兩倍正立方體”,因此正立方體的維度為 3=log2log8​。參考前述內容,數學家定義碎形維度取法: 維度=log放大比例log倍圖形數量​。 下兩圖為「謝爾賓斯基三角形」,下左圖“小碎形”邊長放大某倍為下右圖“大碎形”,若放大比例適當的話,“大碎形”可用數個“小碎形”組成。利用下兩圖,計算「謝爾賓斯基三角形」的維度至小數點以下第一位。(100.301≈2、100.477≈3)
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02 · 答案

答案一覽,先對再看詳解

第 1 題(D)
第 2 題(E)
第 3 題(C)
第 4 題(A)(E)
第 5 題(A)(D)(E)
第 6 題(C)(E)
第 7 題(A)(B)(E)
第 8 題1.710×107
第 9 題1.105×1021
第 10 題3≤x≤9
第 11 題(1) 0 (2) 27​
第 12 題1
第 13 題3
第 14 題−4 或 5
第 15 題11​−3
第 16 題−2
第 17 題110
第 18 題70
第 19 題1.6
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單選題(第 1~3 題):固定成長率、log 的估計與指數式求值

第 1 題每年的增長率固定,表示每過一年人口都乘上同一個倍數,所以每過 12 年也都乘上同一個倍數。1987 年到 1999 年是 12 年,人口由 50 億變成 60 億,是 5060​=1.2 倍。1999 年到 2023 年是 24 年,也就是兩個 12 年,人口再乘 1.22=1.44 倍:60×1.44=86.4(億),最接近 86 億,選 (D)。
固定的是「倍數」不是「每年增加的人數」。如果當成每 12 年增加 10 億,會算成 80 億而誤選 (C)。
第 2 題loga=15 表示 a=1015,logb=10 表示 b=1010。a−b=1015−1010=1010(105−1)=99999×1010=9.9999×1014。這個數比 1015 只小了十萬分之一,和 1015 幾乎一樣大,所以 log(a−b) 比 15 小一點點、非常接近 15,選 (E)。
log(a−b) 不是 loga−logb=5,也不是 logbloga​=23​;括號裡要先把 a、b 還原成 10 的次方再相減。
第 3 題log5 就是「10 的幾次方等於 5」的那個次方,所以 10log5=5,條件是 9a=5,即 (3a)2=5。令 t=3a,則 t2=5、t−2=51​,而 27a=t3、27−a=t−3。由立方差公式 t3−t−3=(t−t−1)(t2+t⋅t−1+t−2)=(t−t−1)(t2+1+t−2),而 t2=5=1,所以 t−t−1=0 可以約掉:所求 =t2+1+t−2=5+1+51​=531​,選 (C)。
不必把 3a=5​ 代進去硬算;先用立方差公式約分,只需要 32a=5 這一塊。
看到 t3±t−3 和 t±t−1 同時出現,先想乘法公式:t3−t−3=(t−t−1)(t2+1+t−2)。

02複選題(第 4~7 題):指數律、循環小數、數線上的分點、有理數與無理數

第 4 題(A) 對:(2​)2=2。(B) 錯:負指數是倒數,(2​)−1=2​1​=22​​,不是變號。(C) 錯:(2​)0=1,所以 1−(2​)0=0。(D) 錯:分數指數 anm​ 只對底數 a>0 有定義,底數是 −2 時 (−2)31​ 這個記號沒有意義,不能寫成等式。(E) 對:(2​)21​=(221​)21​=241​=42​。答案 (A)(E)。
(D) 的右邊 3−2​=−32​ 是有意義的實數,但左邊不行。如果允許負的底數用分數指數,會出現 (−2)31​=(−2)62​=6(−2)2​=64​>0 這種矛盾,所以課本規定分數指數的底數必須是正數。
第 5 題先把循環小數化成分數:0.a=9a​,0.ab=99ab​(ab 表示二位數)。(A) 對:左邊 97​+93​=910​,右邊 96​+94​=910​。(B) 錯:左邊 9972​+9928​=99100​=1.010101⋯=1.01;右邊 1.01 的循環節只有最後的 1,是 1.0111⋯=1+901​=9091​,兩者不相等。(C) 錯:97​+93​=910​=1。(D) 對:95​+95​=910​=1.111⋯=1.1。(E) 對:0.9=99​=1。答案 (A)(D)(E)。
(B) 放大看卷面,橫線只蓋在最後一個 1 上(1.01),不是蓋住 01 兩位;如果是 1.01 才會相等。循環小數相加不能逐位相加再把橫線照畫,化成分數最不會錯。
第 6 題把條件改寫:b−a=54a+c​−a=5c−a​。所以從 a 往 c 的方向走全程的 51​ 就到 b:b 在 a、c 之間,而且離 a 比較近。(A) 錯:沒有說 a、c 誰大。例如 a=5、c=0 時 b=4,c<b。(B) 錯:d−a=34​a−31​c−a=3a−c​,和 b−a=5c−a​ 正負相反,所以 d 和 b 分別在 a 的兩側,d 不在 a 與 b 之間。(C) 對:如上。(D) 錯:例如 a=−1、c=−6,b=5−4−6​=−2,這時 ∣b∣=2=54​×1+51​×6 成立,但 a×b×c=−12<0。(a=0、c=5、b=1 也滿足條件,乘積是 0。)(E) 對:∣c−a∣=5∣b−a∣。答案 (C)(E)。
b=54a+c​=4+14a+1c​ 是分點公式:b 把 a 到 c 分成 1:4。(D) 的條件其實是說 a、c 不異號,同為正時乘積才大於 0,同為負或有一個是 0 時都不成立。
第 7 題(A) 對:如果 a−b 是有理數,那麼 b=a−(a−b) 是兩個有理數相減,也是有理數,和 b 是無理數矛盾。(B) 對:a=0 時當然是有理數。a=0 時,a9=(a3)3 是有理數,a8 是不為 0 的有理數,所以 a=a8a9​ 是有理數。(C) 錯:題目沒有說 a、b、c、d 是有理數。例如 a=2​、b=0、c=0、d=1,兩邊都是 2​,但 a=c。(D) 錯:例如 a=0、b=1、c=1+2​、d=2​,則 a+c=b+d=1+2​,但 a=b。(E) 對:三式相加除以 2 得 a+b+c 是有理數,再分別減去 b+c、c+a、a+b,得到 a、b、c 都是有理數。答案 (A)(B)(E)。
(C) 要加上「a、b、c、d 都是有理數」才會成立;(D) 的 c、d 是「任意的無理數」,不是固定的 2​ 的倍數,有理數的部分可以藏在 c、d 裡面。
判斷「一定成立嗎」的敘述:要說它錯,舉一個符合條件但結論不成立的例子就夠;要說它對,就得對所有情形都講得通。

03填充第 8~11 題:科學記號、絕對值不等式、有理化與 log 求值

第 8 題17098242=1.7098242×107。取 4 位有效數字要看第 5 位:1.7098∣242 的前五位是 1.7098,第 5 位是 8,進位後 1.709 變成 1.710。所以面積約為 1.710×107 平方公里。
最後的 0 不能省略:寫成 1.71×107 只有 3 位有效數字。
第 9 題兩個數都是 1021 的倍數,直接把前面的數相減:5.9724−4.8676=1.1048,所以相差 1.1048×1021 公噸。四捨五入到小數點以下第 3 位:第 4 位是 8,進位得 1.105。答案是 1.105×1021 公噸。
第 10 題​3x​−2​≤1 表示 −1≤3x​−2≤1。各加 2:1≤3x​≤3。各乘 3:3≤x≤9。
也可以先把左邊寫成 31​∣x−6∣≤1,即 ∣x−6∣≤3:x 到 6 的距離不超過 3,所以 3≤x≤9。
第 11 題(1) 三項分別有理化。第一項:6​+3​32​​=6−332​(6​−3​)​=12​−6​=23​−6​。第二項:6​+2​43​​=6−243​(6​−2​)​=18​−6​=32​−6​。第三項:3​+2​6​​=3−26​(3​−2​)​=18​−12​=32​−23​。原式 =(23​−6​)−(32​−6​)+(32​−23​)=0。(2) 100=102,所以 log100=2;10​=1021​,所以 log10​=21​;101​=10−1,所以 log101​=−1。原式 =2+21​−(−1)=27​。
(1) 中間那一項前面是減號,去括號時 −6​ 要變成 +6​。(2) 減去 −1 等於加 1。
log 的值就是把真數寫成 10 的次方之後的那個指數:log10k=k。

04填充第 12~15 題:算幾不等式、雙重根號、絕對值方程式與小數部分

第 12 題4a2=(2a)2、9b2=(3b)2 都是正數,由算幾不等式 24a2+9b2​≥4a2⋅9b2​=6ab(a、b 是正數,所以 36a2b2​=6ab)。左邊是 212​=6,所以 6≥6ab,ab≤1。等號在 4a2=9b2=6,即 a=26​​、b=36​​ 時成立(這時 ab=66​=1),所以 ab 的最大值是 1。
第 13 題6+25​:找兩個正數,和為 6、積為 5,是 5 和 1,所以 6+25​=(5​+1)2,6+25​​=5​+1。因為 4<5<9,所以 2<5​<3,3<5​+1<4,得 k=3。
5​≈2.236,所以 6+25​​≈3.236。
第 14 題∣x+2∣+∣x−3∣ 是數線上 x 到 −2 的距離加上 x 到 3 的距離。−2 和 3 相距 5:x 在兩點之間(含端點)時,距離和恆為 5,不會是 9;所以 x 在兩點的外側,而且多出來的 9−5=4 是「超出去的那一段」被算了兩次,超出 2。往右超出:x=3+2=5;往左超出:x=−2−2=−4。所以 x=−4 或 5。
分段討論也可以:x≥3 時 (x+2)+(x−3)=9 得 x=5;x≤−2 時 −(x+2)−(x−3)=9 得 x=−4;−2<x<3 時左邊恆為 5,無解。
第 15 題小數部分 b 滿足 0≤b<1,所以 0≤b2<1,a2=40−b2 滿足 39<a2≤40。因為 36<39 且 40<49,所以 6<a<7,a 的整數部分是 6,a=6+b。代入:(6+b)2+b2=40,展開得 2b2+12b−4=0,即 b2+6b−2=0。配方:(b+3)2=11,b=−3±11​;b≥0,所以 b=11​−3。檢查:3<11​<4,所以 0<11​−3<1,確實是小數部分。
關鍵是先用 0≤b<1 把 a 的整數部分定出來;這時 a=3+11​≈6.317。
∣x−p∣+∣x−q∣ 讀成「到 p、q 的距離和」:在兩點之間時恆等於兩點的距離,到了外側才會變大。

05填充第 16~19 題:指數式、位數與碎形的維度

第 16 題23x=4=22,兩邊同取 x1​ 次方得 23=2x2​。92y=32=25,同理 92=2y5​。兩式相除:2x2​−y5​=9223​=41​=2−2(因為 92=4×23)。所以 x2​−y5​=−2。
要求的式子裡有 x2​、y5​,所以把 4、32 寫成 22、25,把底數統一成 2。
第 17 題令 t=2x,則 2−x=t1​,條件是 t+t1​=5;而 8x=(2x)3=t3,8−x=t31​。由和的立方公式 (t+t1​)3=t3+t31​+3⋅t⋅t1​(t+t1​)=t3+t31​+3(t+t1​),所以 t3+t31​=53−3×5=125−15=110。
第 18 題log2≈0.301 表示 2≈100.301。5=210​≈100.301101​=100.699,所以 log5≈0.699。於是 5100≈(100.699)100=1069.9,1069<5100<1070。1069 是 70 位數(1 後面 69 個 0),1070 是 71 位數中最小的,所以 5100 是 70 位數。
10n≤N<10n+1 時 N 是 n+1 位數:指數的整數部分 69 要再加 1。
第 19 題看圖:大碎形最外層可以分成上、左下、右下三塊,每一塊都和小碎形一模一樣(中間倒過來的三角形是空的),所以大碎形由 3 個小碎形組成,「倍圖形數量」是 3。每一塊的邊長是大碎形邊長的一半,所以小碎形的邊長放大 2 倍就是大碎形,「放大比例」是 2。維度 =log2log3​。由 100.301≈2、100.477≈3 得 log2≈0.301、log3≈0.477,所以維度 ≈0.3010.477​≈1.58,四捨五入到小數點以下第一位是 1.6。
對照題目的例子:正方形邊長放大 2 倍需要 4 個,維度是 2;線段放大 2 倍需要 2 條,維度是 1。謝爾賓斯基三角形放大 2 倍只需要 3 個,所以維度介於 1 和 2 之間。log2log3​ 不能約成 23​。
指數式求值時,先把條件化成「某一塊等於某個數」(例如 2x+2−x=5),其他的次方都用乘法公式由這一塊表示。

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本頁列出全部 19 題的答案;答案由御藍教育逐題重新計算。

苑裡高中 111 上 高一第一次段考數學哪幾題最容易錯?

第 4 題的 (D) 要知道分數指數只對正的底數有定義;第 5 題的 (B) 右邊的循環節只有最後一個 1,化成分數後和左邊不相等;第 6 題的 (D) 在 a、c 同為負數時乘積是負的;第 7 題的 (C) 沒有說四個數是有理數,所以不成立;第 15 題要先用小數部分介於 0 和 1 之間定出 a 的整數部分是 6。詳解逐題寫在本頁。

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