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年 度 指 定 科 目 考 試 數 學 甲 試 題 第壹部分﹕選擇題(單選題﹑多選題及選填題共占76分)一﹑單選題(占
18 分)
說明﹕第1 題至第 3 題﹐每題有 5 個選項﹐其中只有一個是正確或最適當的選項﹐請畫記在答案 卡之「選擇(填)題答案區」﹒各題答對者﹐得6 分﹔答錯﹑未作答或畫記多於一個選項 者﹐該題以零分計算﹒
( )1. 某公司尾牙舉辦「紅包大放送」活動﹒每位員工擲兩枚均勻銅板一次﹐若出現兩個 反面可得獎金400 元﹔若出現一正一反可得獎金 800 元﹔若出現兩個正面可得獎 金800 元並且獲得再擲一次的機會﹐其獲得獎金規則與前述相同﹐但不再有繼續投 擲銅板的機會(也就是說每位員工最多有兩次擲銅板的機會) ﹒試問每位參加活動 的員工可獲得獎金的期望值為何﹖
(1)850 元 (2)875 元 (3)900 元 (4)925 元 (5)950 元
﹒
【解答】 (2)
【詳解】令隨機變數
X
為獲得的獎金﹐則X
的可能取值為400,800,800 400 1200,800 800 1600
(元)﹐其機率分布如下﹕
400 800 1200 1600 1 1 1 1 1 1 1 1 3 4 2 4 4 16 4 2 4 16
X
P
得期望值為
400 1 800 1 1200 1 1600 3 8754 2 16 16
E X
元﹒故選 (2)﹒
( )2. 設
n
為 正 整 數 ﹒ 第n
個 費 馬 數 ( Fermat Number ) 定 義 為F n 2 ( 2 )
n 1
﹐ 例 如(2 )
12
1 2 1 2 1 5
F
﹐F 2 2 (2 )
2 1 2 4 1 17
﹒試問13
12
F
F
的整數部分以十進位表 示時﹐其位數最接近下列哪一個選項﹖(log 2 0.3010
)(1)120 (2)240 (3)600 (4)900 (5)1200﹒
【解答】 (5)
【詳解】因為
13
13 12
12
log
F
log logF F
F
log 2 2
13 1 log 2 2
12 1 2
13 2
12log 2 log 2
2 13 2 12 log 2
2 12 2 1 log 2 4096 1 0.3010
1232.896
﹐所以
13
12
log
F
F
的首數約為 1232﹐ 即13
12
F
F
約為 1233 位數﹒故選 (5)﹒
( )3. 在一座尖塔的正南方地面某點 A﹐ 測得塔頂的仰角為 14°﹔ 又在此尖塔正東方地面某 點
B
﹐ 測得塔頂的仰角為18 30
﹐且A
﹑B 兩點距離為65公尺﹒已知當在線段AB
上移動時﹐在C 點測得塔頂的仰角為最大﹐則 C 點到塔底的距離最接近下列哪一
個選項﹖(cot14 4.01
﹐cot18 30 2.99
)(1)27 公尺 (2)29 公尺 (3)31 公尺 (4)33 公尺 (5)35 公尺
﹒
【解答】 (3)
【詳解】如圖﹐設尖塔的高為
h
﹒在直角三角形OAB
中﹐因為 cot14 4.01 4OA h
h
h
﹐OB h
cot18 30 2.99h
3h
﹐ 所以由畢氏定理﹐得 4 h 2 3 h 2 65 2
﹐解得
h 13
﹐再得OA 52 , OB 39
﹒因為離塔底愈近仰角愈大﹐且在
C 的仰角最大﹐所以OC
AB
﹒ 又因為△ OAB
的面積 65 52 392 2
OC
﹐
所以 52 39 156 65 5 31.2
OC
﹒ 故選 (3)﹒二﹑多選題(占
40 分)
說明﹕第4 題至第 8 題﹐每題有 5 個選項﹐其中至少有一個是正確的選項﹐請將正確選項畫記在 答案卡之「選擇(填)題答案區」﹒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 4.8 分﹔答錯 2 個選項者﹐得 1.6 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﹒
( )4. 設
為坐標平面上通過 7,0
與 0,72
兩點的圓﹒試選出正確的選項﹒
(1)
的半徑大於或等於 5 (2) 當
的半徑達到最小可能值時 ﹐
通過原點 (3)
與直線x 2 y 6
有交點 (4)
的圓心不可能在第四象限 (5) 若
的圓 心在第三象限﹐則
的半徑大於8﹒【解答】 (2)(5)
【詳解】令
7,0 ,
0,7A B
2
﹒
(1) 如圖一﹐
半徑的最小值為1 1 49 49 7 5 5 2 AB 2 4 4
﹒2
A C B
O
h
(2) 如圖一﹐當
的半徑達到最小值時﹐AB
為直徑﹒因為△ OAB
為直角三角形﹐所 以由直徑的圓周角為直角得知﹐
通過原點O
﹒(3) 如圖二﹐以
AB
為弦的圓可能與直線x 2 y 6
不相交(圓心在右上方且半徑夠大)﹒
(4) 如圖三﹐因為
的圓心必落在AB
的中垂線 21 2 4y
x
上﹐且此中垂線通過第四象 限﹐所以圓心可能在第四象限﹒(5) 如圖三﹐因為中垂線 21 2 4
y
x
與y
軸的交點為 21 0, 4C
﹐且 7 21 35
2 4 4
CB
﹐所以若圓心在第三象限﹐則
的半徑大於354 ﹒又因為 35 8
4 ﹐所以此選項正確﹒
x B
O y
A x
x+2y=6 A B
O y
A x
C B
O y
y=2x- 21 4
圖一 圖二 圖三
故選 (2)(5)﹒
( )5. 袋中有 2 顆紅球﹑ 3 顆白球與 1 顆藍球﹐其大小皆相同﹒今將袋中的球逐次取出
﹐每次隨機取出一顆﹐取後不放回﹐直到所有球被取出為止﹒試選出正確的選項﹒
(1) 「取出的第一顆為紅球」的機率等於「取出的第二顆為紅球」的機率 (2) 「取出的第一顆為紅球」與「取出的第二顆為紅球」兩者為獨立事件
(3) 「取出的第一顆為紅球」與「取出的第二顆為白球或藍球」兩者為互斥事件 (4) 「取出的第一﹑二顆皆為紅球」的機率等於「取出的第一﹑二顆皆為白球」的
機率
(5) 「取出的前三顆皆為白球」的機率小於「取出的前三顆球顏色皆相異」的機 率﹒
【解答】 (1)(5)
【詳解】令
A
表示取出的第一顆為紅球的事件﹐B
表示取出的第二顆為紅球的事件﹒(1) 因為
2 16 3
P A
﹐
2 1 3 2 1 2 10 1 6 5 6 5 6 5 30 3P B
﹐所以
P A P B
﹒(2) 計算
2 1 16 5 15
P A B
﹒因為
1 1 1
15 3 3
P A B
P A
P B
﹐ 所以A
與B
不是獨立事件﹒(3) 令
C
表示取出的第二顆為白球或藍球的事件﹒因為
2 4 4 06 5 15
P A C
﹒ 所以A
與C
不是互斥事件﹒(4) 因為
=
1P
第一 二皆紅、 P A B
15 ﹐
=3 2 1=6 5 5
P
第一 二皆白、
﹐所以
P 第一 二皆紅 、 P 第一 二皆白 、
﹒ (5) 因為
=3 2 1= 16 5 4 20
P
前三皆白 ﹐
=3 2 1 3!= 36 5 4 10
P
前三皆異色 ﹐
所以
P 前三皆白 < P 前三皆異色
﹒ 故選 (1)(5)﹒( )6. 設
a n
﹑b n
為兩實數數列﹐且對所有的正整數n
﹐a n b n 2 a n 1
均成立﹒若已知lim n 4
n a
﹐試選出正確的選項﹒(1) 對所有的正整數
n
﹐a n
均成立 3 (2) 存在正整數 n﹐ 使得a n 1
4 (3)對所有的正整數
n
﹐b n 2 b n 1 2
均成立 (4)lim n b n 2 4
(5)lim n b n 2
或lim n b n 2
﹒
【解答】 (3)(4)
【詳解】(1) 錯﹕例如﹐ 1
n
4a
滿足題意﹐但n a 1
﹒3 (2) 錯﹕因為a n a n 1
﹐所以a n
為遞增數列﹒又因為
lim n a n 4
﹐所以對所有正整數 n﹐均使得a n 1 4
﹒ (3) 對﹕因為a n b n 2 a n 1 b n 1 2 a n 2
﹐所以b n 2 b n 1 2
﹒(4) 對﹕根據夾擠定理﹐因為
lim n a n 4
且lim n a n 1 4
﹐所以lim n b n 2 4
﹒(5) 錯﹕例如﹐ 1
n
4a
﹐n 1 4 1 0.5
n
b n
n
滿足題意﹐但lim n b n
不存在﹒故選 (3)(4)﹒
( )7. 已 知 三 次 實 係 數 多 項 式 函 數
f x ax 3 bx 2 cx 2
﹐ 在2 x 1
範圍內的圖形如示意圖﹕試選出正確的選項﹒4
-2 O 1 x
y
(1)
a 0
(2)b 0
(3)c 0
(4) 方程式f x 0
恰有三實根(5)
y f x
圖形的反曲點的y
坐標為正﹒【解答】 (2)(3)(5)
【詳解】依題意﹐函數
f x
的圖形有以下兩種情形(其中圖形上的黑點為反曲點)﹕(0,2) y
O x
(0,2) x y
O
圖一 圖二
(1) 錯﹕若是圖一﹐其圖形的最右方下沉﹐則
a 0
﹒ (2) 對﹕反曲點的坐標為 ,3 3
b b
a f a
﹒
若是圖一﹐則
0 0 0 3
a b b
a
﹔若是圖二﹐則
0 0 0 3
a b b
a
﹒
因此﹐無論圖一或圖二﹐
b 0
﹒(3) 對﹕無論圖一或圖二﹐以點
0, 2
為切點的切線斜率f 0
皆為正﹒因為
f x 3 ax 2 2 bx c
﹐所以f 0 c 0
﹒(4) 錯﹕無論圖一或圖二﹐函數
f x
的圖形與x
軸恰交一點且此點非反曲點﹒因此﹐方程式
f x 0
有一實根二虛根﹒(5) 對﹕無論圖一或圖二﹐反曲點的
y
坐標皆為正﹒故選 (2)(3)(5)﹒
( )8. 坐 標 平 面 上 以 原 點 O 為 圓 心 的 單 位 圓 上 三 相 異 點 A﹑B﹑C 滿 足 2
OA 3OB
4OC
0 ﹐其中 A 點的坐標為 1,0
﹒試選出正確的選項﹒
(1) 向量 2
OA 3OB
的長度為 4 (2) 內積OA OB 0 (3) BOC
﹑ AOC
BOC
﹑ AOC
﹑
AOB
中 ﹐ 以 BOC
的 度 數 為 最 小 (4) 3AB
2 (5)3sin AOB 4sin AOC
﹒【解答】 (1)(5)
【詳解】因為
2 OA 3 OB 4 OC 0
﹐所以三向量恰可圍成一個三邊長為2,3, 4
的△ PQR
﹐如圖所示﹒
P
Q
R A
C O B
2OA
3OB 4OC
平移
(1) 2
OA 3OB
4OC
4 1 4 ﹒
(2) 因為
2 2 2
2 3 4 1
cos 0
2 2 3 4
P
﹐所以
P
為鈍角﹒因此﹐
OA 與OB 的夾角180 P
為銳角﹐得OA OB 0
﹒
180 P
為銳角﹐得OA OB 0
﹒(3) 因為
△ PQR
的最小邊為RP
﹐所以RP
所對的角 Q
是三內角中的最小角﹒又因為
BOC 180 Q , AOC 180 R , AOB 180 P
﹐ 所以在上述三個角中﹐以 BOC
最大﹒(4) 因為
AB OB OA
﹐所以2 2 2 2
2
AB OB OA
OB
OB OA OA
2 2
1 2 1 1 cos 180 P 1
1 2 cos P 1
1 3 1 2 14 2
﹐
得 3 6 3
2 2 2
AB ﹒
(5) 在
△ PQR
中﹐利用正弦定理﹐得 3 4 sinR
sinP
3sin P 4sin R
﹒ 因為sin AOB sin 180 P sin P
﹐ sinAOC
sin 180
R
sin ﹐R
所以3sin AOB 4sin AOC
﹒故選 (1)(5)﹒
三﹑選填題(占
18 分)
6
說明﹕1. 第 A 至 C 題﹐將答案畫記在答案卡之「選擇(填)題答案區」所標示的列號 (9–18)﹒ 2. 每題完全答對給 6 分﹐答錯不倒扣﹐未完全答對不給分﹒
A. 在坐標平面上﹐定義一個坐標變換
1 1
2 2
1 0 2
1 2 3
y x
y x
﹐其中
1
2
x x
代表舊坐標﹐
1 2
y y
代表 新坐 標 ﹒若 舊坐 標為
r s
的 點
P 經此坐標變 換得到的新坐標為
1 2
﹐則
r s ,
______﹒【解答】
3, 1
【詳解】依題意﹐得 1 1 0 2
2 1 2 3
r s
﹒ 移項得 1 0 1 2 3
1 2 2 3 5
r s
﹐ 因此﹐
1 0
1
3 1 2 0 3 1 2 5 2 1 1 5r
s
6 3 1
2 1 2
﹒
故
r s , 3, 1
﹒B. 在坐標平面上﹐
A a r ,
﹑B b s ,
為函數圖形y
log2 x
上之兩點﹐其中a b
﹒已知A
﹑B 連線的斜率等於 2﹐ 且線段AB
的長度為 5 ﹐則 a b ,
______﹒ (化成最簡分 數)【解答】 1 4 3 3,
【詳解】因為
A B ,
在y
log2 x
的圖形上﹐所以A a ,log 2 a B b , ,log 2 b
﹒ 因為直線AB
的斜率為 2﹐ 所以
2 2
2 2
log log
2 log log 2
a b
a b a b
a b
﹒……①
又因為
AB
5 ﹐所以 a b
2
log2 a
log2 b 2
5 a b
2
log2 a
log2 b 2
5 ﹒……② 將①代入②﹐得 a b
2
4 a b
2
5 a b
2
1 ﹐因為
a b
﹐所以a b 1
﹒……③將③代入①﹐得log
2
log2
2 log2 a
2a b
b
﹐ 再得 14
a
b
﹐即b 4 a
﹒……④ 由③④解得 1a
3 ﹐ 4b
3 ﹐故
,
1 4,a b
3 3 ﹒C. 設
z
為複數﹒在複數平面上﹐一個正六邊形依順時針方向的連續三個頂點為z
﹑ 0﹑ 5 2 3z
i
(其中i
1 )﹐則z
的實部為 ______﹒ (化成最簡分數)【解答】 7
2
【詳解】設
z x yi
﹐其中x y ,
為實數﹒依題意﹐作圖如右﹒由圖知﹐點
z
以原點為中心﹐逆時針旋轉120
﹐得點z
5 2 3i
﹒利用複數乘法的幾何意義﹐得
z 5 2 3 i z cos120 i sin120
﹐ 將z x yi
代入﹐得 x
5 y
2 3 i
x yi
12 23i
12x
23y
23x
12y i
﹒
根據複數相等的定義﹐得
1 3
5 2 2 3 3 10
3 1 3 3 4 3 2 3 2 2
x x y x y
x y
y x y
﹒
解得 7 3
2, 6
x
y
﹒故z
的實部為 7 ﹒2
第貳部分﹕非選擇題(占24分)
說明﹕本部分共有二大題﹐答案必須寫在「答案卷」上﹐並於題號欄標明大題號(一﹑二)與子 題號( (1)﹑(2) ……﹑ )﹐同時必須寫出演算過程或理由﹐否則將予扣分甚至零分﹒作答 使用筆尖較粗之黑色墨水的筆書寫﹐且不得使用鉛筆﹒若因字跡潦草﹑未標示題號﹑標錯 題號等原因﹐致評閱人員無法清楚辨識﹐其後果由考生自行承擔﹒每一子題配分標於題末
﹒
一﹑坐標空間中以 O 表示原點﹐給定兩向量
OA
1, 2,1
﹑OB
2,0,0
﹒試回答下列問題﹒
2,0,0
﹒試回答下列問題﹒(1) 若
OP 是長度為 2 的向量﹐且與OA 之夾角為 60°﹐試求向量OA 與OP 的內積﹒(2 分)
OA 與OP 的內積﹒(2 分)
(2) 承 (1)﹐ 已知滿足此條件的所有點 P 均落在一平面 E 上﹐試求平面 E 的方程式﹒( 2 分
)
8
0 z
-
120
(3) 若OQ
是長度為2 的向量﹐分別與OA ﹑OB 之夾角皆為60°﹐ 已知滿足此條件的所有
點Q 均落在一直線 L 上﹐試求直線 L 的方向向量﹒( 4 分)
Q 均落在一直線 L 上﹐試求直線 L 的方向向量﹒( 4 分)
(4) 承 (3)﹐ 試求出滿足條件的所有 Q 點之坐標﹒( 4 分)
【解答】 (1)2 (2)
x 2 y z 2
(3)
0,1, 2
(4)1, 3 32 5, 或
1, 2, 1
【詳解】(1) 因為
OA 12
2 2
12
2﹐
所以 1
cos 60 2 2 2
OA OP OA OP
2 ﹒
(2) 設P
點的坐標為 x y z , ,
﹒
因為
OA OP
1, 2,1
x y z
, ,
2﹐所以x 2 y z 2
﹐
此即為平面 E 的方程式﹒
(3) 設
Q
點的坐標為 x y z , ,
﹒與 (1)(2) 同理﹐得
1, 2,1 , , 2 2 2 2 2
2 2 1
2, 0, 0 , , 2
OA OQ x y z x y z x y z
x x
OB OQ x y z
﹒此即為直線
L 的兩面式﹒直線 L 的一個方向向量為兩平面法向量的外積﹐
即
n 1
n 2
1, 2,1
1, 0,0
02 10,1 10 1,11 02
0,1, 2
﹒故直線
L
的方向向量為k 0,1, 2
﹐k
為非零實數﹒(4) 將
y t
代入L 的兩面式﹐得
2 2 1x z t
x
﹐
解得
x 1, z 1 2 t
﹒因此﹐可設Q
點的坐標為 1, ,1 t 2 t
﹒因為
OQ 2 ﹐所以 12
t 2
1 2t 2
2 3t 2
2 2t
2 0 ﹐
即 3 t 2 t 2 0
﹐解得 2
t
3 或 2 ﹒故Q
點的坐標為 2 5 1, ,3 3
或
1, 2, 1
二﹑設
f x
為實係數多項式函數﹐且xf x
3x 4
2x 3
x 2
1 x f t dt
對x 1
恆成立﹒試回答下列問題﹒
(1) 試求
f 1
﹒(2 分)(2) 試求
f x
﹒(4 分)(3) 試求
f x
﹒(2 分)(4) 試證明恰有一個大於 1 的正實數 a 滿足
0 a f x dx
1﹒(4 分)【解答】 (1)2 (2)
12 x 2 6 x 2
(3)4 x 3 3 x 2 2 x 1
(4) 見詳解【詳解】(1) 將
x 1
代入原式﹐因為 1 1 f t dt
0﹐所以1 f 1 3 2 1 0 2
﹐解得
f 1 2
﹒(2) 將原式兩邊同時對
x
微分﹐因為 1 x f t dt f x
﹐所以
1 f x xf x 12 x 3 6 x 2 2 x f x
整理得
f x
12x 3
6x 2
2x
12x 2
6x
2x
﹒
(3) 由 (2)﹐ 因為
f x 12 x 2 6 x 2
﹐所以f x 4 x 3 3 x 2 2 x c
(c
為常數)﹒又由 (1)﹐ 因為
f 1 2
﹐所以f 1 4 3 2 c 2
﹐解得c 1
﹒故
f x 4 x 3 3 x 2 2 x 1
﹒(4) 因為
f x 12 x 2 6 x 2 0
無實數解﹐所以
f x
的圖形沒有水平切線﹒解
f x 24 x 6 0
﹐得 1x
4 ﹐即 1 5 4, 8
為圖形的反曲點﹒
將
f x
的圖形描繪如右﹒由定積分的幾何意義﹐得知
0 2 a f x dx R
的面積 的面積R 1
其中
R 1
的面積是定值﹐R 的面積隨 2 a
增大而增大﹒因為
a 1
時﹐ 0 1 f x dx
x 4
x 3
x 2
x 1 0
0 ﹐10
R
11 R
2a x
O
-2 2
y=f x 4
y
所以必恰有一個大於 1 的正實數