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114屏東女中

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114屏東女中教甄數學科試題與答案

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114屏東女中_試題與答案.pdf (478.82 KB)

2025-6-16 11:02, 下載次數: 403

多喝水。

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1.
設複數\(z\)滿足\(z^3\)為純虛數,且滿足\(|\;z^3+4-5i|\;=5\),試求\(|\;z+i|\;\)的最小值。

2.
從一正立方體的稜邊中點中,任選兩點,設為\(A,B\),試問可形成幾種不同的\(\vec{AB}\)?

在坐標空間中,一正立方體的八個頂點分別為\((0,0,0)\)、\((1,0,0)\)、\((1,1,0)\)、\((0,1,0)\)、\((0,0,1)\)、\((1,0,1)\)、\((1,1,1)\)與\((0,1,1)\)。若\(A\)、\(B\)分別為此正立方體兩相異稜邊的中點,則 \(\displaystyle \vec{AB}\) 共有幾種可能?
(100鳳新高中代理,連結有解答https://math.pro/db/viewthread.php?tid=1197&page=1#pid4183)

12.
實數\(x\)、\(y\)滿足\(\cases{x+y=z-1\cr xy=z^2-7z+14}\),\(x^2+y^2-4x-4y\)有最大值\(M\)、最小值\(m\),試求數對\((M,m)=\)?

15.
\(P=\left[\matrix{0&1&1\cr 1&0&1\cr 1&1&0}\right]\),\(I=\left[\matrix{1&0&0\cr 0&1&0\cr 0&0&1}\right]\),設\(P^n=a_nP+b_nI\),\(\forall n \in \mathbb{N}\),求\(a_n\)之一般式。
(我的教甄準備之路 矩陣\(n\)次方,https://math.pro/db/viewthread.php?tid=661&page=3#pid14875)

二、計算證明題
1.\(\vec{a}\)、\(\vec{b}\)、\(\vec{c}\)為空間向量,其中\(\vec{a}\ne \vec{0}\)。
證明:若\(\vec{a}\cdot \vec{b}=\vec{a}\cdot \vec{c}\)且\(\vec{a}\times \vec{b}=\vec{a}\times \vec{c}\),則\(\vec{b}=\vec{c}\)。

2.
甲、乙兩人參選形象大使,由\(n\)位委員不記名投票,每人都投了一票,且無人投廢票,開票採一一唱票方式,假設開票過程中任何時刻甲的得票數皆不低於乙的得票數,直至開票完成。設所有可能的開票過程有\(a_n\)種情形,例如:\(a_2=2\)(甲甲、甲乙,兩種可能過程);\(a_3=3\)(甲甲甲、甲甲乙、甲乙甲,三種可能過程)。
(提示(Catalan number \(C_m\)):若甲乙各得\(m\)票,且在開票過程中,任何時刻甲的累計得票數皆不低於乙,則滿足此條件的開票順序共有\(\displaystyle C_m=\frac{1}{m+1}C_m^{2m}=C_m^{2m}-C_{m+1}^{2m}\)種。)
(1) 求\(a_5=\)?
(2) 請推證出\(a_n\)的一般表達式。

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想請教一下第6 14 16題,謝謝!

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回覆 3# zj0209 的帖子

填充 14. 要很小心地算

針對 8 的數量進行分量,以下以 x 表示1~9 中非 8 的 數字
(1) 零個8:9xxx 的型式,有 \( C_{3}^{7}\cdot3!=210 \) 個四位數,可獲得獎品
(2) 一個8
(2-1) 千位為 8:89xx,有 \( C_{2}^{7}\cdot2!=42 \)
(2-2) 千位為 9:9xx8,其中千位數、十位數、個位數可交換,有 \( C_{2}^{7}\cdot3!=126 \)
(3) 兩個8
(3-1) 千位數為 8:88xx, 898x, 89x8,有 \( P^8_2+7+7 = 70 \)
(3-2) 千位數為 9:9x88,其中千位數、十位數、個位數可交換,有 \( C_{1}^{7}\cdot3=21 \)
(4) 三個8:888x:其中四數均可交換,有 \( 8 \cdot 4 =32 \)
綜合以上,共 \( 210 + 42 +126 +70 +21 + 32 = 501 \) 個四位數,可獲得獎品
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回覆 3# zj0209 的帖子

填充 6.
依題意, \( \Delta BAC, \Delta CAD \) 形狀大小皆固定
令 \( H \) 為 \( B \) 在 \( AC \) 中的投影點
以 \( \Delta CAD \) 為底面,則此底面上高的長度不大於 \( \overline{BH} \)

當 \( \Delta BAC, \Delta CAD \) 所在的兩面垂直時,有四面體 \( ABCD \) 的體積有最的值
建立坐標,計算夾角的餘弦值、正弦值

\( \vec{AB}=\sqrt{30}\cdot (\frac{1}{2},0,\frac{\sqrt{3}}{2}) \)
\( \vec{AD}=9\cdot(\frac{\sqrt{3}}{2},\frac{1}{2},0) \)
此二向量的夾角 \( \theta  \),滿足 \( \cos\theta=\frac{\sqrt{3}}{4},\sin\theta=\frac{\sqrt{13}}{4} \)

[ 本帖最後由 tsusy 於 2025-6-16 23:27 編輯 ]
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謝謝 tsusy 老師!

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回覆 3# zj0209 的帖子

填充題第16題:

對於任意正整數 \(n\),令 \(\displaystyle a_n = \left( \frac{b_{n + 1}}{2 b_n} \right)^2 + {b_n}^2\),

則 \(\displaystyle a_{n+1} = {\left( {\frac{{{b_{n + 2}}}}{{2{b_{n + 1}}}}} \right)^2} + {b_{n + 1}}^2 = {\left( {\frac{{{b_{n + 1}}^2}}{{4{b_n}^2}} - {b_n}^2} \right)^2} + {b_{n + 1}}^2 = {\left[ {{{\left( {\frac{{{b_{n + 1}}}}{{2{b_n}}}} \right)}^2} + {b_n}^2} \right]^2} = {a_n}^2\)

(上面第二個等號的代換,是把題目給的「\({b_{n + 2}} =  \cdots \)」等號左右同除以 \(2 b_{n+1}\) 的結果。)

因此 \(\displaystyle {a_1} = {\left( {\frac{{96}}{{2 \times 6}}} \right)^2} + {6^2} = 100 = {10^2}\),

\({a_2} = {a_1}^2 = {10^4}\),

\({a_3} = {a_2}^2 = {10^8}\),…

\({a_n} = {10^{{2^n}}}\)。

故 \(\displaystyle \log \left( {\log p} \right) = \log \left( {\log {a_{100}}} \right) = \log \left( {\log \left( {{{10}^{{2^{100}}}}} \right)} \right) = \log \left( {{2^{100}}} \right) = 100\log 2 \approx 100 \times 0.3010 = 30.1\),

最接近的整數為 \(30\)。

多喝水。

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填充4

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2025-6-18 06:18

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回覆 9# peter0210 的帖子

填充題第 8 題:

設 \(\displaystyle \vec{m}=(0,0,-1), \vec{v} = \left(\frac{\sqrt{2}}{2},\frac{\sqrt{2}}{2},-\sqrt{3}\right)\) 分別表示 \(M\) 與 \(L\) 的方向向量,令向量 \(\vec{m}\) 與向量 \(\vec{v}\) 的夾角為 \(\theta\) ,則 \(\displaystyle \cos\theta = \frac{\vec{m}\cdot\vec{v}}{\left|\vec{m}\right|\left|\vec{v}\right|}=\frac{\sqrt{3}}{2}\),得 \(\theta = 30^\circ\),即 \(L\) 與 \(M\) 夾 \(30^\circ\) 或 \(150^\circ\) 。

設 \(P(x,y,z)\) 為聚光燈光線上的任一點,則 向量 \(\vec{SP}\) 與向量 \(\vec{v}\) 夾角為 \(30^\circ\),

利用 \(\displaystyle \vec{SP}\cdot\vec{v} = \left|\vec{SP}\right| \left|\vec{v}\right| \cos 30^\circ\),

得 \(\displaystyle \frac{\sqrt{2}}{2}\left(x-2\sqrt{6}\right)-\frac{\sqrt{2}}{2}\left(y-3\sqrt{6}\right)-\sqrt{3}\left(z-12\right) = \sqrt{3}\sqrt{\left(x-2\sqrt{6}\right)^2+\left(y-3\sqrt{6}\right)^2+\left(z-12\right)^2}\)

將 \(y=0\) ( \(xz\) 平面)代入上式,並且等號左右兩側同時平方,

得 \(\displaystyle \left(\frac{\sqrt{2}}{2}\left(x-2\sqrt{6}\right)+3\sqrt{3}-\sqrt{3}\left(z-12\right)\right)^2 = 3 \left(\left(x-2\sqrt{6}\right)^2+54+\left(z-12\right)^2\right) \)


經展開化簡後,

得 \(5 x^2 + 2\sqrt{6} x z - 50 \sqrt{6} x + 12 z + 318 = 0\) …….  (*)

其判別式 \(=\left(2\sqrt{6}\right)^2-4\times 5\times 0 >0\) ,因此圖形為雙曲線。



再來求此雙曲線的頂點。

由於(*)是斜的雙曲線,如果先移軸、再轉軸、求頂點會有點花時間,

改找貫軸,然後解貫軸與雙曲線的交點好了。



由直圓錐與雙曲線兩者圖形各自的對稱性,可知直圓錐的對稱軸 \(L\) 在 \(y=0\) 平面的投影即為雙曲線的貫軸,

因此雙曲線的貫軸通過 \(S\) 在 \(y=0\) 平面的投影點 \(\displaystyle \left(2\sqrt{6},0,12\right)\) 且方向向量為 \(\displaystyle \left(\frac{\sqrt{2}}{2},0,-\sqrt{3}\right)//\left(\sqrt{2},0,-2\sqrt{3}\right)\),

得貫軸在 \(y=0\) 平面的方程式為 \(\displaystyle \frac{x-2\sqrt{6}}{\sqrt{2}}=\frac{z-12}{-2\sqrt{3}}\) …….(**)

再將 \(y=0\) 平面上的「雙曲線方程式(*)與貫軸方程式(**)解聯立」,

得雙曲線的兩頂點為 \(\displaystyle \left(-\sqrt{6}+\frac{18\sqrt{14}}{7},0,30-\frac{36\sqrt{21}}{7}\right)\) 與 \(\displaystyle \left(-\sqrt{6}-\frac{18\sqrt{14}}{7},0,30+\frac{36\sqrt{21}}{7}\right)\)。

由於最初的聚光燈是朝下(往 \(z=0\) 平面)照射,因此取上面兩頂點中 \(z\) 坐標較小者為 \(\displaystyle \left(-\sqrt{6}+\frac{18\sqrt{14}}{7},0,30-\frac{36\sqrt{21}}{7}\right)\)

即為該圓錐曲線在牆面上的頂點坐標。

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2025-6-23 10:45

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填8另解

[ 本帖最後由 peter0210 於 2025-6-24 21:42 編輯 ]

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2025-6-24 21:40

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2025-6-24 21:42

填8-1.png

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