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
r = 39
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
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x1,x2,…,x99,x100
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
xi =x1+x2+…+x99+x100=4447.75 (3)故這 100 位同學原來成績的平均 M=
100
1 (x1+x2+…+x99+x100)=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
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 (x1+x2+…+x99+x100)
=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
解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)
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,BC=CD=4,AC=5。
令mAB、mBC、mCD、mDA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)mCD+mDA>0
解:(1)斜率大小依序為mCD>mAB>0>mDA>mBC
(2)在∆ABC 中,AB2+BC2=22+42≠ AC2=52,∴∠ABC≠900,故mAB×mBC ≠-1 (3)∵mCD>0,mDA<0 且mCD > mDA,∴mCD+mDA>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
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
(2)∵F1F2 =2c=10 且根據定義|PF1-PF2|=2 a=6,則 (i)等腰∆PF1F2中,PF1=F1F2 =10
∴|10-PF2|=6,得知PF2 =4 或 16
當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,PF2=F1F2=10
∴|PF1-10|=6,得知PF1=4 或 16
當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PA+PB=10≠14
(2)若 P 點在直線 AB 上,不在線段AB上,則PA+PB>10 (3)(4)(5)則PA+PB>10 (∵三角形中,兩邊和大於第三邊)
解2:設滿足PA+PB=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
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AD=BC(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AB=CD(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
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:
BD:DC=AB:AC=3:6=1:2
∴設AB=AD=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
法2:利用面積和與正弦定理
∵∆ABC 面積=∆ABD 面積+∆ACD 面積
∴ sin2θ 2
1AB⋅AC = sinθ 2
1AB⋅AD + sinθ 2
1AC⋅AD
⇒ 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,∴PF:QF=3:2
令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
解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PF:QF=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 故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
I.如右圖所示,ABCD-EFGH 等邊長等於 1 之正立方體。
若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RQ⊥AB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,PQ= PR2+QR2 = 2 )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