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大學入學考試中心九十四學年度學科能力測驗試題數學科

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Academic year: 2022

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(1)

大學入學考試中心九十四學年度學科能力測驗試題數學科

第一部份:選擇題(佔 55 分)

壹、單選題(佔 25 分)

說明:第1 至 5 題,每題選出最適當的一個選項,劃記在答案卡之「解答欄」,每題答對得 5 分,答錯不倒扣。

1.試問整數 43659 共有多少個不同的質因數?

(1) 1 個 (2) 2 個 (3) 3 個 (4) 4 個 (5) 5 個 解:將43659 作質因數分解如右表

43659

∴ =34×72×11

⇒有3,7,11 等 3 個不同的質因數。

答:(3)

2.利用公式 13+23+⋅⋅⋅⋅+n3=( ( 1) 2

n n+ )2,可計算出(11)3+(12)3+⋅⋅⋅⋅+(20)3之值為 (1) 41075 (2) 41095 (3) 41115 (4) 41135 (5) 41155

解:(11)3+(12)3+⋅⋅⋅⋅+(20)3

=[13+23+⋅⋅⋅⋅+(10)3+⋅⋅⋅⋅+(20)3]-[13+23+⋅⋅⋅⋅+(10)3]=

= 20 1

3 k

k

= 10 1

3 k

k

=( 2 20×21

)2-(

2 10×11

)2=2102-552=41075 答:(1)

3.台北銀行最早發行的樂透彩(俗稱小樂透)的玩法是「42 選 6」:購買者從 01~42 中任選六個號 碼,當這六個號碼與開出的六個號碼完全相同(不計次序)時即得頭獎;台北銀行曾考慮改發行

「39 選 5」的小小樂透;購買者從 01~39 中任選五個號碼,如果這五個號碼與開出的五個號 碼完全相同(不計次序)則得頭獎。假設原來的小樂透中頭獎的機率是 R,而曾考慮發行的小小 樂透中頭獎的機率是 r,試問比值

R

r 最接近下列哪個選項?

(1) 3 (2) 5 (3) 7 (4) 9 (5) 11 解:小樂透機率R= 42

6

1 C

! 42

! ) 6 42 (

! 6 × −

= 42!

! 36

! 6 ×

小小樂透 r= 39

5

1 C

! 39

! ) 5 39 (

! 5 × −

= 39!

! 34

! 5 ×

R

r39

5 42 6

C C

! 36

! 6

! 42

× ×

! 39

! 34

! 5 ×

=39! 6! 36!

! 42

! 34

! 5

×

×

×

× =

35 36 6

40 41 42

×

×

×

× =

9

82 9.11。

答:(4)

3 43653 3 14551 3 4851 3 1617 7 539 7 77 11

(2)

4.設 a,b 為正實數,已知log7a=11,log7b=13:試問log7(a+ 之值最接近下列哪個選項? b) (1) 12 (2) 13 (3) 14 (4) 23 (5) 24

解1:∵log7a=11,得 a=711;∵log7b=13,得 b=713

∴log7(a+b)=log7(711+713)=log7711(1+72)

=log7711×50=log7711+log750

=11+ log7 50

log 11+2.1=13.1

解2:(1)∵log7a=11 ⇒ a=711 ;log7b=13 ⇒ b=713

(2)∵a,b 為正實數且 a ≠ b,根據算幾不等式,∴ a+b>2 ab=2×712 又∵log7(a+b)是遞增函數

∴log7(a+b)>log7(2×712)=12+log72=12+

7 log

2

log =12+

8451 . 0

3010 .

0 ≒12.36 (3)∵a<b,得知 a+b<2b 且log7x是遞增函數

∴log7(a+b)<log72b=log72×713=13+log72 13.36 故12.36<log7(a+b)<13.36,即log7(a+b)最接近13 答:(2)

5.某校高一第一次段考數學成績不太理想,多數同學成績偏低;考慮到可能是同學們適應不良 所致,數學老師決定將每人的原始成績取平方根後再乘以10 作為正式紀錄的成績。今隨機抽 選100 位同學,發現調整後的成績其平均為 65 分,標準差為 15 分;試問這 100 位同學未調 整前的成績之平均M 介於哪兩個連續正整數之間?

(1) 40≦M<41 (2) 41≦M<42 (3) 42≦M<43 (4) 43≦M<44 (5) 44≦M<45 解1:(1)設這 100 位同學原來成績分別為x1x2,…,x99x100

依據題意,調整後的成績為yi=10 xi ,即yi2=100xi,i=1,2,…,100 (2)調整後成績的平均y=65

調整後成績的標準差Sy

=

×

− −

100 1

2

2 100 65 }

) 10 ( 1{ 100

1

i

xi =15

平方整理得

= 100

1

)2

10 (

i

xi =100100 2

1

)

(

= i

xi =99×152+100×652=444775

2

100 1

)

(

= i

xix1x2+…+x99x100=4447.75 (3)故這 100 位同學原來成績的平均 M=

100

1 (x1x2+…+x99x100)=44.4775 解2:利用平均數與標準差的定義解題

設原來成績為 x 分,平均數為 M;調整後的成績為 y,平均數為y 依題意得知:y=10 x,即 x=

100 y2

(表示yi2=100xi,i=1,2,…,100)

∵調整後的標準差Sy= ( 100 ) 1

100

1 100 2

1

2 y

y

i

i − ⋅

=

=15 且y=65

(3)

平方整理得

= 100

1 2 i

yi =(100-1)×152+100×652=444725

∴調整前的平均數M=

100

1 (x1x2+…+x99x100)

=100 1

= 100

1 i

xi= 100

1

= 100

1 2 i 100

yi

=10000 1

= 100

1 2 i

yi = 10000

1 ×444725=44.4725 答:(5)

貳、多選題(佔 30 分)

說明:第6 至 11 題,每題的五個選項各自獨立,其中至少一個選項是正確的,選出正確選項劃 記在答案卡之「解答欄」。每題皆不倒扣,五個選項全部答對者得5 分,只錯一個選項 可得2.5 分,錯兩個或兩個以上選項不給分。

6.如右圖所示,兩射線 OA 與 OB 交於 O 點,

試問下列選項中哪些向量的終點會落在陰影區域內?

(1)OA +2OB (2) 4

3 OA + 3

1 OB (3) 4

3 OA - 3 1 OB

(4)4 3 OA +

5

1 OB (5) 4

3 OA - 5 1 OB

1:設陰影區域內一點 P(x,y),如右圖,且OP =mOA +nOB ,m+n ≥ 1,m≥ 0,n≥ 0 (1) m+n=1+2=3 ≥ 1

(2) m+n=

4 3+

3 1=

12 13≥ 1 (3) (5) n<0,(不合) (4) m+n=

4 3+

5 1=

20

19<1,(不合)

解2:如右圖,建立圖形坐標化,設 O(0,0),A(0,1),B(1,0) 則直線AB 之方程式為 x+y=1

陰影區域={P |OP =m OA +nOB ,m+n ≥ 1,m≥ 0, n≥ 0}

答:(1)(2)

P(x,y)

(4)

7.如右圖所示,坐標平面上一鳶形 ABCD,其中 A、C 在 y 軸上,

B、D 在 x 軸上,且 AB = AD =2,BCCD=4,AC=5。

mABmBCmCDmDA分別表示直線AB、BC、CD、DA 之斜率。

試問以下哪些敘述是正確的?

(1)此四數值中以mAB最大。 (2)此四數值中以mBC最小。

(3)mBC=-mCD (4)mAB×mBC=-1 (5)mCDmDA>0

解:(1)斜率大小依序為mCDmAB>0>mDAmBC

(2)在∆ABC 中,AB2BC2=22+42≠ AC2=52,∴∠ABC≠900,故mAB×mBC ≠-1 (3)∵mCD>0,mDA<0 且mCD > mDA,∴mCDmDA>0

答:(2)(3)(5)

8.假設坐標空間中三相異平面 E1、E2、E3皆通過(-1,2,0)與(3,0,2)兩點,試問以下哪些點 也同時在此三平面上?

(1) (2,2,2) (2) (1,1,1) (3) (4,-2,2) (4) (-2,4,0) (5) (-5,-4,-2)

解1:(1)令 P(-1,2,0),Q(3,0,2),∵ PQ =(4,-2,2)=2(2,-1,1),

取直線PQ 的方向向量為 d (2,-1,1),∴直線 PQ:

2 +1

x

1 2

y

1 z

(2)若點同時在此三平面 E1,E2,E3上,則此點必在直線PQ 上,代入直線 PQ 檢查 點(2,2,2)代入,

2 1 2+ ≠

1 2 2

− ,∴不正確

點(1,1,1)代入,

2 1+1

= 1 2 1

− = 1

1 ,∴正確

點(4,-2,2)代入,

2 1 4+ ≠

1 2 2

− ,∴ 不正確

點(-2,4,0)代入,

2 1 2+

− ≠ 1

2 4

− ,∴ 不正確

點(-5,-4,-2)代入,

2 1 5+

− ≠ 1

2 4

− ,∴ 不正確

解2:(1)令 P(-1,2,0)與 Q(3,0,2),則三相異平面 E1,E2,E3相交於直線PQ

∴若點同時在此三平面E1,E2,E3上的充要條件是此點在直線PQ 上 亦即由其方向向量是否平行直線PQ 的方向向量為 d (2,-1,1)

(2)令 A(2,2,2),B(1,1,1),C(4,-2,2),D(-2,4,0),E(-5,-4,-2)

∴ PA =(3,0,2), PB =(2,-1,1), PC =(5,-4,2) PD =(-1,2,0), PE =(-4,-6,-2)

∵只有PB 與 d 平行,∴只有點(1,1,1)在直線 PQ 上,也就是在此三平面上 答:(2)

A

D

C B

2 2

4 4 x y

E1 E2

E3

P

Q

(5)

9.若 0<θ<

4

π ,試問以下哪些選項恆成立?

(1) sin θ<cos θ (2) tan θ<sin θ (3) cos θ<tan θ (4) sin 2θ<cos 2θ (5) tan

2 θ <

2 1tan θ

解:(1)∵0<θ<

4

π ,0<sin θ<

2 1 ;

2

1 <cos θ<1,∴sinθ<cosθ

(2)∵0<θ<

4

π ,cos θ<1 ⇒ θ cos

1 >1,同乘 sinθ>0,∴

θ θ cos

sin >sinθ,⇒ tanθ>sinθ

(3)當θ=300時,tan 300= 3

1 <cos 300= 2

3,⇒ cosθ>tanθ

(4) ∵0<θ<

4

π ,∴0<2θ<

2 π ,則

(i)當 0<θ<

4

π 時,sin 2θ<cos 2θ;

(ii)當 4 π <θ<

2

π 時,sin 2θ>cos 2θ 故sin 2θ<cos 2θ不一定成立 (5)(法 1)tan θ=tan (2×

2 θ )=

tan 2 1

tan2 2

2θ θ

> 1 tan 2 2 θ

=2tan 2

θ (∵0<

2 θ <

8 π ,1-

tan2θ2

<1 )

(法 1) 2

1tan θ-tan 2 θ =

2 1⋅

tan 2 1

tan2 2

2θ θ

-tan2 θ =

tan 2 1

tan 2

2 3

θ θ

>0

(∵0<2 θ <

8 π ,1-

tan2θ2

>0 且 tan3 2 θ >0 )

故tan 2 θ <

2 1tan θ 答:(1)(5)

10.設 F1與F2為坐標平面上雙曲線Γ:

9 x2

-16 y2

=1 的兩個焦點,P 為 Γ 上一點,使得此三點 構成一等腰三角形,試問以下哪些值可能是這些等腰三角形的周長?

(1) 20 (2) 24 (3) 28 (4) 32 (5) 36 解:(1)設 P 在第一象限不失為一般性,如右圖

由雙曲線Γ:

9 x2

-16 y2

=1,得知 a2=9,b2=16,

∴取 a=3,b=4,則 c= a2 +b2 =5 F

F2 1

P Γ

x y

O

(6)

(2)∵F1F2 =2c=10 且根據定義|PF1PF2|=2 a=6,則 (i)等腰∆PF1F2中,PF1F1F2 =10

∴|10-PF2|=6,得知PF2 =4 或 16

PF2=4,∆PF1F2的周長=10+10+4=24 當PF2=16,∆PF1F2的周長=10+10+16=36 (ii)等腰∆PF1F2中,PF2F1F2=10

∴|PF1-10|=6,得知PF1=4 或 16

PF1=4,∆PF1F2的周長=10+10+4=24 當PF1=16,∆PF1F2的周長=10+10+16=36 故周長可能為24 或 36

答:(2)(5)

11.設 S 為空間中一球面, AB 為其一直徑,且 AB =10,若 P 為空間中一點,使得 PA + PB =14,則 P 點的位置可能落在哪裡?

(1)線段 AB 上。 (2)直線 AB 上,但不在線段 AB 上。

(3)球面 S 上。 (4)球 S 的內部,但不在線段 AB 上。

(5)球 S 的外部,但不在直線 AB 上。

解1:如圖一:

(1)若 P 點在線段AB上,則PAPB=10≠14

(2)若 P 點在直線 AB 上,不在線段AB上,則PAPB>10 (3)(4)(5)則PAPB>10 (∵三角形中,兩邊和大於第三邊)

解2:設滿足PAPB=14 的點 P 之圖形是以 A、B 為焦點,長軸長 2a=14 的橢圓 則2c=10,其短軸半長 b= a2-c2 = 72-52 = 24 <5

⇒ 如圖二,橢圓上的點 P 可能在圓外、或在圓上、或在圓內。

答:(2)(3)(4)(5)

A 10 B

圖一

A 5 B

圖二

P

24

(7)

第二部份:選填題(佔 45 分)

說明:1.第 A 至 I 題,將答案劃記在答案卡之「解答欄」所標示的列號(12-34)。

2.每題完全答對給 5 分,答錯不倒扣,未完全答對不給分。

A.若多項式 x2+x+2 能整除 x5+x4+x3+px2+2x+q,則 p=_____,q=______。

解:利用綜合除法

∵整除,∴餘式(3-p)x+(-2p+q-2)=0,得 p=3,q=8 答:p=3,q=8

B.在坐標平面上,正方形 ABCD 的四個頂點坐標分別為 A(0,1),B(0,0),C(1,0),D(1,1)。

設P 為正方形 ABCD 內部的一點,若∆PDA 與∆PBC 的面積比為 1:2,且∆PAB 與∆PCD 的 面積比為2:3,則 P 點的坐標為________。(化成最簡分數)

解:根據題意,如右圖,設P(x,y)

(1)∵∆PDA:∆PBC=1:2,且ADBC(底等長)

∴a:b=1:2,又 a+b=1,得 P 點之 y 分量為 3 2 (2)∵∆PAB:∆PCD=2:3,且ABCD(底等長)

∴c:d=2:3,又 c+d=1,得 P 點之 x 分量 5 2

∴P 點坐標為(

5 2,

3 2)

答:(5 2,

3 2)

C.在數線上有一個運動物體從原點出發,在此數線上跳動,每次向正方向或負方向跳 1 個單位,

跳動過程可重複經過任何一點。若經過6 次跳動後運動物體落在點+4 處,則此運動物體共 有________種不同的跳動方法。

解:設向右(正方向)跳 x 次,向左(負方向)跳 y 次

∴經過6 次跳動後,運動物體落在+4 處,則

∴

=

= +

4 6 y x

y

x ,解得 x=5,y=1,即向右跳動 5 次+1,向左 1 次-1

共有 6!

5! 1!=6 種不同的跳動方法 答:6 種

1+1+1+ p + 2 + q

-1-2+ 0 + 2 + (-2p-2) +0+ 1 +(-p-1)

-1-2

1+0-1+(p+1)+(3-p)+(-2p+q-2)

C(1,0)

A(0,1)

B(0,0)

D(1,1)

P(x,y) a

b d c

x y

(8)

D.設複數 z=1-i;若 1+z+z2+…+z9=a+bi,其中 a,b 為實數,則 a=____,b=_____。

解:1+z+z2+…+z9

z z

⋅ 1

) 1 ( 1 10

i 32i 1+

=32-i 其中 z=1-i= )

2 1 2 ( 1

2 − i = ))

sin( 4 4)

(cos(

2 π + π i

根據棣美弗定理 z10=[ ))

sin( 4 4)

(cos(

2 π + π

i ]10= ))

4 sin( 10 4 )

(cos( 10

210 π + π

i =-32i

答:a=32,b=-1

E.設 O 為坐標平面上的原點,P 點坐標為(2,1);若 A、B 分別是正 x-軸及正 y-軸上的點,使 得PA ⊥ PB ,則∆OAB 面積的最大可能值為_______。(化成最簡分數)

解:如圖,設A(x,0),B(0,y),x>0,y>0,∴∆OAB 面積=

2 1x y

∵PA ⊥ PB ,∴ PA⋅ PB =0

即(x-2,-1)⋅(-2,y-1)=0,得 2x+y=5 (法 1)利用配方法,求最大值

2 1x y=

2

1x (-2x+5)=-(x-

4 5)2

1625 ≤ 16 25 (法 2)利用算幾不等式,求最大值

∵x>0,y>0,∴2x+y ≥ 2 (2x)y,∴5≥ 2 (2x)y ,平方得 2 1x y

16 25

答:面積的最大值為 16 25

F.如右圖所示,在∆ABC 中,∠BAC 的平分線 AD 交對邊BC於D;

已知 BD =3,DC=6,且 AB = AD ,

則cos∠BAD 之值為________。(化成最簡分數)

解:(1)如圖,∵AD平分∠BAC,根據內角平分線性質:

BDDCABAC=3:6=1:2

∴設ABAD=k,則AC=2k

(2)又∵AD平分∠BAC,設∠BAD=∠CAD=θ 法1:利用餘弦定理

在∆ABD 中,cos∠BAD=

k k k k

− + 2

32

2

2 =cosθ

在∆CAD 中,cos∠CAD=

k k

k k

2 2

6 ) 2

( 2 2

2

+ =cosθ

k k k k

− + 2

32

2 2

k k

k k

2 2

6 ) 2

( 2 2

2

+ ,得k2=18

故cos∠BAD=

k k k k

− + 2

32

2 2

= 2 18 3 18 18 2

+ =

4 3

A

B D C

θ θ

2k

3 6

k k A

B D C

P(2,1)

A(x,0)

B(0, y)

O x y

(9)

法2:利用面積和與正弦定理

∵∆ABC 面積=∆ABD 面積+∆ACD 面積

∴ sin2θ 2

1ABAC = sinθ 2

1ABAD + sinθ 2

1ACAD

⇒ 2 2sinθcosθ 2

1k⋅ k⋅ = sinθ 2

1k⋅ k⋅ + 2 sinθ 2

1k⋅ k⋅ ,得cosθ=cos∠BAD=

4 3

答:4 3

G.在坐標平面上,過 F(1,0)的直線交拋物線 Γ:y2=4x 於 P、Q 兩點,其中 P 在上半平面,且 知2 PF =3 QF ,則 P 點的 x 坐標為________。(化成最簡分數)

解1:(1)如右圖,作PA⊥ x 軸,QB⊥ x 軸,則∆APF 相似於∆BQF(根據 AA 相似性質) (2)∵2PF=3QF,∴PFQF=3:2

AF=3k,BF=2k;PA=3h,QB=2h,h,k>0 則得知P(1+3k,3h),Q(1-2k,-2h)

(3)∵P,Q 皆在 Γ 上,分別代入 Γ:y2=4x (3h)2=4(1+3k) ⋅⋅⋅⋅ ○1

(-2h)2=4(1-2k) ⋅⋅⋅⋅ ○2 由○1 除○2 ,得 k=

6

1,∴P 點的 x 坐標為 1+3k=

2 3

2:(1)如右圖,∵P,Q 皆在 Γ 上,設 P(t2,2t),Q(k2,2k) (2)∵P,F,Q 三點共線,且PFQF=3:2

根據內分比性質:5(1,0)=3(k2,2k)+2(t2,2t) x 分量:5=3k2+2t2

y 分量:0=6k+4 t 解得 k2

3

2,t 2= 2

3,故P 點的 x 坐標為 2 3

答:2 3

H.設 x 為一正實數且滿足 x.3x=318;若 x 落在連續正整數 k 與 k+1 之間,則 k=_____。

解:(1)∵x.3x=318,得知 x<18 且 x=3a型式 (2)若 a=2,則 x=9,x.3x=9.39<318

若 a=3,則 x=27(與 x<18 不合),得知 9<x<18 (3)當 x=15 時,x.3x=15.315<318

當 x=16 時,x.3x=16.316>318 15<x<16,取 k=15

答:15

P

F(1,0) x y

O Q

Γ:y2=4x P

F x

y

O Q

A B

Γ:y2=4x

3h 3k

(10)

I.如右圖所示,ABCD-EFGH 等邊長等於 1 之正立方體。

P 點在立方體之內部且滿足 AP =3 4 AB +

1 2AD +

2 3 AE , 則P 點至直線 AB 之距離為________。(化成最簡分數) 解1:(1)如右圖,建立一坐標,取單位長為 1,P(x,y,z)

A(1,0,0),B(1,1,0), D(0,0,0),E(1,0,1) (2)∵ AP =3

4 AB + 1 2AD +

2 3 AE =

3

4(0,1,0)+

1

2(-1,0,0)+

2

3(0,0,1)

⇒(x-1,y,z)=(-

2 1,

4 3,

3 2)

∴P(x,y,z)=P(

2 1,

4 3,

3 2)

(3)取直線 AB 的方向向量 AB =(0,1,0)

∴直線AB 參數式:





 +

= +

= +

= t z

t y

t x

0 0

0 0 1

,⇒



=

=

= 0 1 z

t y x

,t 為實數

(4)d(P,直線 AB)= 2 2 0)2 3 (2 3 )

(4 ) 2 1

(1− + −t + − =

36 ) 25 3

(t−4 2+ ≥ 5 6 解2:(1)如右圖,建立一坐標,取單位長為 1,P(x,y,z)

A(0,0,0),B(0,1,0),D(-1,0,0),E(0,0,1) (2)∵ AP =

4

3 AB + 2

1 AD + 3 2 AE

∴(x,y,z)=

4

3(0,1,0)+

2

1(-1,0,0)+

3

2(0,0,1)

=(-2 1,

4 3,

3 2)

(3)故 P(

4 3,

2 1,

3

2)到直線 AB(y 軸)之距離為 2 )2 3 (2 2)

(1 + =

6 5

解3:(1)如右圖,過點 P 作PR⊥平面 ABCD 於 R,又過點 R 作RQAB於Q (2)∵ AP =3

4 AB + 1

2 AD + 2

3 AE ,

PR=2

3 AE=2

3 ,QR=1

2 AD=1 2 在∆PQR 中,PQPR2+QR22 )2

2 (1 3)

(2 + =

6 5

答:6 5

A E

H G

C

B D P F

A E

H G

C

B D P F

Q R A

E

H G

C B

D P F

x

y z

A B E

H G

C D

P F

x

y z

參考文獻

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