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107指考數學甲試題-01

設\(A\)為\(3\times3\)矩陣,且對任意實數\(a,b,c\),\(\begin{bmatrix}a\\b\\c\end{bmatrix}A=\begin{bmatrix}b\\c\\a\end{bmatrix}\)均成立。試問矩陣\(A^{2}\begin{bmatrix}1\\0\\ -1\end{bmatrix}\)為何?
(1)\(\begin{bmatrix}0\\1\\1\end{bmatrix}\)
(2)\(\begin{bmatrix}-1\\1\\0\end{bmatrix}\)
(3)\(\begin{bmatrix}1\\0\\1\end{bmatrix}\)
(4)\(\begin{bmatrix}0\\1\\ -1\end{bmatrix}\)
(5)\(\begin{bmatrix}-1\\0\\1\end{bmatrix}\)

答案

由\(\begin{bmatrix}a\\b\\c\end{bmatrix}A=\begin{bmatrix}b\\c\\a\end{bmatrix}\),令\(\begin{bmatrix}a\\b\\c\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}1\\0\\0\end{bmatrix}\),可得\(\begin{bmatrix}1\\0\\0\end{bmatrix}A=\begin{bmatrix}0\\0\\1\end{bmatrix}\);令\(\begin{bmatrix}a\\b\\c\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}0\\1\\0\end{bmatrix}\),可得\(\begin{bmatrix}0\\1\\0\end{bmatrix}A=\begin{bmatrix}1\\0\\0\end{bmatrix}\);令\(\begin{bmatrix}a\\b\\c\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}0\\0\\1\end{bmatrix}\),可得\(\begin{bmatrix}0\\0\\1\end{bmatrix}A=\begin{bmatrix}0\\1\\0\end{bmatrix}\)。
所以\(A=\begin{bmatrix}0&1&0\\0&0&1\\1&0&0\end{bmatrix}\)。
則\(A^{2}=\begin{bmatrix}0&1&0\\0&0&1\\1&0&0\end{bmatrix}\begin{bmatrix}0&1&0\\0&0&1\\1&0&0\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}0&0&1\\1&0&0\\0&1&0\end{bmatrix}\)。
所以\(A^{2}\begin{bmatrix}1\\0\\ -1\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}0&0&1\\1&0&0\\0&1&0\end{bmatrix}\begin{bmatrix}1\\0\\ -1\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}-1\\1\\0\end{bmatrix}\)。
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107指考數學甲試題-02

坐標平面上,考慮\(A(2,3)\)與\(B(-1,3)\)兩點,並設\(O\)為原點。令\(E\)為滿足\(\overrightarrow{OP}=a\overrightarrow{OA}+b\overrightarrow{OB}\)的所有點\(P\)所形成的區域,其中\(-1\leq a\leq1\),\(0\leq b\leq4\)。考慮函數\(f(x)=x^{2}+5\),試問當限定\(x\)為區域\(E\)中的點\(P(x,y)\)的橫坐標時,\(f(x)\)的最大值為何?
(1)5
(2)9
(3)30
(4)41
(5)54

答案

已知\(\overrightarrow{OP}=a\overrightarrow{OA}+b\overrightarrow{OB}\),\(\overrightarrow{OA}=(2,3)\),\(\overrightarrow{OB}=(-1,3)\),則\(\overrightarrow{OP}=(2a - b,3a + 3b)\),所以\(x = 2a - b\)。
由\(-1\leq a\leq1\),\(0\leq b\leq4\),將\(x = 2a - b\)變形為\(b = 2a - x\)。
代入\(0\leq b\leq4\),得到\(0\leq 2a - x\leq4\)。
當\(a = -1\)時,\(0\leq -2 - x\leq4\),解得\(-6\leq x\leq -2\);
當\(a = 1\)時,\(0\leq 2 - x\leq4\),解得\(-2\leq x\leq2\) 。
所以\(x\)的取值範圍是\(-6\leq x\leq6\)。
對於二次函數\(f(x)=x^{2}+5\),其二次項係數大於\(0\),開口向上,在\(x\)的取值範圍\([-6,6]\)内,當\(x = 6\)或\(x = -6\)時,\(f(x)\)取得最大值,\(f(6)=6^{2}+5 = 41\),\(f(-6)=(-6)^{2}+5 = 41\)。
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107指考數學甲試題-03

某零售商店販賣「熊大」與「皮卡丘」兩種玩偶,其進貨來源有\(A\),\(B\),\(C\)三家廠商。已知此零售商店從每家廠商進貨的玩偶總數相同,且三家廠商製作的每一種玩偶外觀也一樣,而從\(A\),\(B\),\(C\)這三家廠商進貨的玩偶中,「皮卡丘」所占的比例分別為\(\frac{1}{4}\)、\(\frac{2}{5}\)、\(\frac{1}{2}\)。阿德從這家零售商店隨機挑選一隻「皮卡丘」送給小安作為生日禮物,試問此「皮卡丘」出自\(C\)廠商的機率為何?
(1)\(\frac{1}{3}\)
(2)\(\frac{2}{5}\)
(3)\(\frac{10}{23}\)
(4)\(\frac{10}{19}\)
(5)\(\frac{5}{9}\)

答案

設從每家廠商進貨的玩偶數量都為\(x\)。
則從\(A\)廠商進貨的「皮卡丘」數量為\(\frac{1}{4}x\),從\(B\)廠商進貨的「皮卡丘」數量為\(\frac{2}{5}x\),從\(C\)廠商進貨的「皮卡丘」數量為\(\frac{1}{2}x\)。
零售商店中「皮卡丘」的總數量為\(\frac{1}{4}x+\frac{2}{5}x+\frac{1}{2}x=\frac{5x + 8x + 10x}{20}=\frac{23}{20}x\)。
根據條件概率公式\(P(C|皮卡丘)=\frac{P(皮卡丘\cap C)}{P(皮卡丘)}\),\(P(皮卡丘\cap C)\)表示既是「皮卡丘」又是從\(C\)廠商進貨的概率,即\(\frac{1}{2}x\)(\(C\)廠商的「皮卡丘」數量),\(P(皮卡丘)=\frac{23}{20}x\)(零售商店的「皮卡丘」總數量)。
所以此「皮卡丘」出自\(C\)廠商的概率為\(\frac{\frac{1}{2}x}{\frac{23}{20}x}=\frac{10}{23}\)。
答案為(3)。 報錯
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107指考數學甲試題-04

設\(f(x)=-x^{2}+499\),且\(A=\int_{0}^{10}f(x)dx\),\(B=\sum_{n = 0}^{9}f(n)\),\(C=\sum_{n = 1}^{10}f(n)\),\(D=\sum_{n = 0}^{9}\frac{f(n)+f(n + 1)}{2}\)。試選出正確的選項。
(1)\(A\)表示在坐標平面上函數\(y=-x^{2}+499\)的圖形與直線\(y = 0\)、\(x = 0\)、\(x = 10\)所圍成的有界區域的面積
(2)\(B\lt C\)
(3)\(B\lt A\)
(4)\(C\lt D\)
(5)\(A\lt D\)

答案

(1) 由定積分的幾何意義可知,\(A=\int_{0}^{10}(-x^{2}+499)dx\)表示函數\(y=-x^{2}+499\)的圖形與直線\(y = 0\)、\(x = 0\)、\(x = 10\)所圍成的有界區域的面積,(1)正確。
(2)\(B=\sum_{n = 0}^{9}(-n^{2}+499)=10\times499-\sum_{n = 0}^{9}n^{2}\),\(C=\sum_{n = 1}^{10}(-n^{2}+499)=10\times499-\sum_{n = 1}^{10}n^{2}\)。
因為\(\sum_{n = 0}^{9}n^{2}\lt\sum_{n = 1}^{10}n^{2}\),所以\(B\gt C\),(2)錯誤。
(3) 由定積分的定義,\(A=\int_{0}^{10}(-x^{2}+499)dx\),用矩形法估算定積分,\(B\)是用左端点函数值计算的黎曼和,\(A\)的精確值大於\(B\),即\(B\lt A\),(3)正確。
(4)\(D - C=\sum_{n = 0}^{9}\frac{f(n)+f(n + 1)}{2}-\sum_{n = 1}^{10}f(n)=\frac{f(0)+f(1)}{2}+\frac{f(1)+f(2)}{2}+\cdots+\frac{f(9)+f(10)}{2}-(f(1)+f(2)+\cdots+f(10))=\frac{f(0)-f(10)}{2}\)。
\(f(0)=499\),\(f(10)=-100 + 499 = 399\),\(\frac{f(0)-f(10)}{2}=\frac{499 - 399}{2}=50\gt0\),所以\(C\lt D\),(4)正確。
(5)\(D - A=\sum_{n = 0}^{9}\frac{f(n)+f(n + 1)}{2}-\int_{0}^{10}f(x)dx\),由積分中值定理等可知\(D\gt A\),(5)正確。
答案為(1)(3)(4)(5)。 報錯
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107指考數學甲試題-05

坐標平面上,已知直線\(L\)與函數\(y=\log _{2}x\)的圖形有兩個交點\(P(a,b)\),\(Q(c,d)\),且\(\overline{PQ}\)的中點在\(x\)軸上。試選出正確的選項。
(1)\(L\)的斜率大於\(0\)
(2)\(bd=-1\)
(3)\(ac = 1\)
(4)\(L\)的\(y\)截距大於\(1\)
(5)\(L\)的\(x\)截距大於\(1\)

答案

已知\(P(a,b)\),\(Q(c,d)\)在\(y=\log _{2}x\)上,所以\(b=\log _{2}a\),\(d=\log _{2}c\)。
因為\(\overline{PQ}\)的中點在\(x\)軸上,中點坐標為\((\frac{a + c}{2},\frac{b + d}{2})\),所以\(b + d = 0\),即\(\log _{2}a+\log _{2}c = 0\)。
根據對數運算法則\(\log _{2}a+\log _{2}c=\log _{2}(ac)=0\),可得\(ac = 1\),(3)正確。
\(b + d = 0\),即\(b=-d\),所以\(bd=-b^{2}\lt0\),又因為\(b\neq0\)(若\(b = 0\),則\(a = 1\),此時只有一個交點),所以\(bd=-1\),(2)正確。
設直線\(L\)的斜率為\(k\),\(k=\frac{d - b}{c - a}=\frac{-2b}{c - a}\),由於\(ac = 1\),不妨設\(a=\frac{1}{t}\),\(c = t\)(\(t\gt0\)且\(t\neq1\)),\(b=\log _{2}\frac{1}{t}=-\log _{2}t\),\(d=\log _{2}t\),\(k=\frac{2\log _{2}t}{t-\frac{1}{t}}\),當\(t\gt1\)時,\(k\gt0\);當\(0\lt t\lt1\)时,\(k\lt0\),(1)錯誤。
设直线\(L\)的方程为\(y=mx + n\),将\(P(a,b)\),\(Q(c,d)\)代入可得\(\begin{cases}b = ma + n\\d = mc + n\end{cases}\),两式相减得\(b - d=m(a - c),m=\frac{b - d}{a - c}\),再将\(b=-d\)代入得\(m=\frac{-2d}{a - c}\)。把\(d=\log _{2}c\),\(a=\frac{1}{c}\)代入得\(m=\frac{-2\log _{2}c}{\frac{1}{c}-c}\)。
令\(x = 0\),\(y=n\),\(n=b - ma=\log _{2}a-\frac{-2\log _{2}c}{\frac{1}{c}-c}\times a\),当\(a\),\(c\)取值不同时,\(n\)不一定大于\(1\),(4)错误。
令\(y = 0\),\(0=mx + n\),\(x=-\frac{n}{m}\),同样当\(a\),\(c\)取值不同时,\(x\)不一定大于\(1\),(5)错误。
答案为(2)(3)。 報錯
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107指考數學甲試題-06

坐標空間中,有\(\overset{\rightharpoonup}{a}\)、\(\overset{\rightharpoonup}{b}\)、\(\overset{\rightharpoonup}{c}\)、\(\overset{\rightharpoonup}{d}\)四個向量,滿足外積\(\overset{\rightharpoonup}{a}×\overset{\rightharpoonup}{b}=\overset{\rightharpoonup}{c}\),\(\overset{\rightharpoonup}{a}×\overset{\rightharpoonup}{c}=\overset{\rightharpoonup}{d}\),且\(\overset{\rightharpoonup}{a}\)、\(\overset{\rightharpoonup}{b}\)、\(\overset{\rightharpoonup}{c}\)的向量長度均為4。設向量\(\overset{\rightharpoonup}{a}\)與\(\overset{\rightharpoonup}{b}\)的夾角為\(\theta\)(其中\(0\leq\theta\leq\pi\)),試選出正確的選項。
(1)\(\cos\theta=\frac{1}{4}\)
(2)\(\overset{\rightharpoonup}{a}\)、\(\overset{\rightharpoonup}{b}\)、\(\overset{\rightharpoonup}{c}\)所張出的平行六面體的體積為16
(3)\(\overset{\rightharpoonup}{a}\)、\(\overset{\rightharpoonup}{c}\)、\(\overset{\rightharpoonup}{d}\)兩兩互相垂直
(4)\(\overset{\rightharpoonup}{d}\)的長度等於4
(5)\(\overset{\rightharpoonup}{b}\)與\(\overset{\rightharpoonup}{d}\)的夾角等於\(\theta\)

答案

(1) 根据向量外积公式\(\vert\overset{\rightharpoonup}{a}×\overset{\rightharpoonup}{b}\vert=\vert\overset{\rightharpoonup}{a}\vert\vert\overset{\rightharpoonup}{b}\vert\sin\theta\),已知\(\vert\overset{\rightharpoonup}{a}\vert = \vert\overset{\rightharpoonup}{b}\vert = \vert\overset{\rightharpoonup}{c}\vert = 4\),且\(\overset{\rightharpoonup}{a}×\overset{\rightharpoonup}{b}=\overset{\rightharpoonup}{c}\),则\(\vert\overset{\rightharpoonup}{c}\vert=\vert\overset{\rightharpoonup}{a}\vert\vert\overset{\rightharpoonup}{b}\vert\sin\theta\),即\(4 = 4×4×\sin\theta\),可得\(\sin\theta=\frac{1}{4}\)。又因为\(\sin^{2}\theta+\cos^{2}\theta = 1\),\(0\leq\theta\leq\pi\),所以\(\cos\theta=\pm\sqrt{1 - (\frac{1}{4})^{2}}=\pm\frac{\sqrt{15}}{4}\),(1)错误。
(2) \(\overset{\rightharpoonup}{a}\)、\(\overset{\rightharpoonup}{b}\)、\(\overset{\rightharpoonup}{c}\)所张出的平行六面体的体积\(V=\vert(\overset{\rightharpoonup}{a}×\overset{\rightharpoonup}{b})\cdot\overset{\rightharpoonup}{c}\vert\),因为\(\overset{\rightharpoonup}{a}×\overset{\rightharpoonup}{b}=\overset{\rightharpoonup}{c}\),所以\(V=\vert\overset{\rightharpoonup}{c}\cdot\overset{\rightharpoonup}{c}\vert=\vert\overset{\rightharpoonup}{c}\vert^{2}=16\),(2)正确。
(3) 因为\(\overset{\rightharpoonup}{a}×\overset{\rightharpoonup}{c}=\overset{\rightharpoonup}{d}\),所以\(\overset{\rightharpoonup}{d}\)与\(\overset{\rightharpoonup}{a}\)、\(\overset{\rightharpoonup}{c}\)都垂直;又\(\overset{\rightharpoonup}{a}×\overset{\rightharpoonup}{b}=\overset{\rightharpoonup}{c}\),所以\(\overset{\rightharpoonup}{a}\perp\overset{\rightharpoonup}{c}\),因此\(\overset{\rightharpoonup}{a}\)、\(\overset{\rightharpoonup}{c}\)、\(\overset{\rightharpoonup}{d}\)两两互相垂直,(3)正确。
(4) 由\(\vert\overset{\rightharpoonup}{d}\vert=\vert\overset{\rightharpoonup}{a}×\overset{\rightharpoonup}{c}\vert=\vert\overset{\rightharpoonup}{a}\vert\vert\overset{\rightharpoonup}{c}\vert\sin\angle(\overset{\rightharpoonup}{a},\overset{\rightharpoonup}{c})\),因为\(\overset{\rightharpoonup}{a}\perp\overset{\rightharpoonup}{c}\),\(\sin\angle(\overset{\rightharpoonup}{a},\overset{\rightharpoonup}{c}) = 1\),\(\vert\overset{\rightharpoonup}{a}\vert = \vert\overset{\rightharpoonup}{c}\vert = 4\),所以\(\vert\overset{\rightharpoonup}{d}\vert = 16\),(4)错误。
(5) 计算\(\overset{\rightharpoonup}{b}\cdot\overset{\rightharpoonup}{d}=\overset{\rightharpoonup}{b}\cdot(\overset{\rightharpoonup}{a}×\overset{\rightharpoonup}{c})\),根据向量混合积的性质\(\overset{\rightharpoonup}{b}\cdot(\overset{\rightharpoonup}{a}×\overset{\rightharpoonup}{c})=\overset{\rightharpoonup}{a}\cdot(\overset{\rightharpoonup}{b}×\overset{\rightharpoonup}{c})\),又\(\overset{\rightharpoonup}{a}×\overset{\rightharpoonup}{b}=\overset{\rightharpoonup}{c}\),则\(\overset{\rightharpoonup}{b}×\overset{\rightharpoonup}{c}=\overset{\rightharpoonup}{b}×(\overset{\rightharpoonup}{a}×\overset{\rightharpoonup}{b})\),根据向量积的运算规则\(\overset{\rightharpoonup}{b}×(\overset{\rightharpoonup}{a}×\overset{\rightharpoonup}{b})=(\overset{\rightharpoonup}{b}\cdot\overset{\rightharpoonup}{b})\overset{\rightharpoonup}{a}-(\overset{\rightharpoonup}{b}\cdot\overset{\rightharpoonup}{a})\overset{\rightharpoonup}{b}\)。
\(\vert\overset{\rightharpoonup}{b}\vert = 4\),设\(\overset{\rightharpoonup}{a}\cdot\overset{\rightharpoonup}{b}=\vert\overset{\rightharpoonup}{a}\vert\vert\overset{\rightharpoonup}{b}\vert\cos\theta = 16\cos\theta\),则\(\overset{\rightharpoonup}{b}×(\overset{\rightharpoonup}{a}×\overset{\rightharpoonup}{b}) = 16\overset{\rightharpoonup}{a}-16\cos\theta\overset{\rightharpoonup}{b}\),\(\overset{\rightharpoonup}{a}\cdot(\overset{\rightharpoonup}{b}×\overset{\rightharpoonup}{c})=\overset{\rightharpoonup}{a}\cdot(16\overset{\rightharpoonup}{a}-16\cos\theta\overset{\rightharpoonup}{b}) = 16\vert\overset{\rightharpoonup}{a}\vert^{2}-16\cos\theta\overset{\rightharpoonup}{a}\cdot\overset{\rightharpoonup}{b}=256 - 256\cos^{2}\theta\)。
\(\vert\overset{\rightharpoonup}{b}\vert = 4\),\(\vert\overset{\rightharpoonup}{d}\vert = 16\),设\(\overset{\rightharpoonup}{b}\)与\(\overset{\rightharpoonup}{d}\)的夹角为\(\alpha\),\(\cos\alpha=\frac{\overset{\rightharpoonup}{b}\cdot\overset{\rightharpoonup}{d}}{\vert\overset{\rightharpoonup}{b}\vert\vert\overset{\rightharpoonup}{d}\vert}=\frac{256 - 256\cos^{2}\theta}{4×16}=4 - 4\cos^{2}\theta\neq\cos\theta\)(一般情况下),所以\(\overset{\rightharpoonup}{b}\)与\(\overset{\rightharpoonup}{d}\)的夹角不等于\(\theta\),(5)错误。
答案为(2)(3)。 報錯
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107指考數學甲試題-07

設\(O\)為複數平面上的原點,並令點\(A\),\(B\)分別代表複數\(z_{1}\),\(z_{2}\),且滿足\(\vert z_{1}\vert = 2\),\(\vert z_{2}\vert = 3\),\(\vert z_{2}-z_{1}\vert=\sqrt{5}\)。若\(\frac{z_{2}}{z_{1}}=a + bi\),其中\(a\),\(b\)為實數,\(i=\sqrt{-1}\)。試選出正確的選項。
(1)\(\cos\angle AOB=\frac{2}{3}\)
(2)\(\vert z_{2}+z_{1}\vert=\sqrt{23}\)
(3)\(a\gt0\)
(4)\(b\gt0\)
(5)若點\(C\)代表\(\frac{z_{2}}{z_{1}}\),則\(\angle BOC\)可能等於\(\frac{\pi}{2}\)

答案

(1) 根据复数的几何意义,\(\vert z_{1}\vert\),\(\vert z_{2}\vert\),\(\vert z_{2}-z_{1}\vert\)分别对应向量\(\overrightarrow{OA}\),\(\overrightarrow{OB}\),\(\overrightarrow{BA}\)的模。
由余弦定理\(\cos\angle AOB=\frac{\vert z_{1}\vert^{2}+\vert z_{2}\vert^{2}-\vert z_{2}-z_{1}\vert^{2}}{2\vert z_{1}\vert\vert z_{2}\vert}=\frac{4 + 9 - 5}{2×2×3}=\frac{8}{12}=\frac{2}{3}\),(1)正确。
(2) \(\vert z_{2}+z_{1}\vert^{2}=(z_{2}+z_{1})(\overline{z_{2}+z_{1}})=\vert z_{2}\vert^{2}+\vert z_{1}\vert^{2}+2\mathrm{Re}(z_{1}\overline{z_{2}})\),由\(\cos\angle AOB=\frac{2}{3}\),\(z_{1}\overline{z_{2}}=\vert z_{1}\vert\vert z_{2}\vert\cos\angle AOB + i\vert z_{1}\vert\vert z_{2}\vert\sin\angle AOB\),\(\vert z_{1}\vert = 2\),\(\vert z_{2}\vert = 3\),可得\(z_{1}\overline{z_{2}} = 4 + 2\sqrt{5}i\)(先求出\(\sin\angle AOB=\sqrt{1 - (\frac{2}{3})^{2}}=\frac{\sqrt{5}}{3}\)),则\(\vert z_{2}+z_{1}\vert^{2}=9 + 4+2×4 = 21\),\(\vert z_{2}+z_{1}\vert=\sqrt{21}\neq\sqrt{23}\),(2)错误。
(3)(4) 已知\(\frac{z_{2}}{z_{1}}=a + bi\),\(z_{2}=(a + bi)z_{1}\),\(\vert z_{2}\vert=\vert a + bi\vert\vert z_{1}\vert\),\(\vert z_{1}\vert = 2\),\(\vert z_{2}\vert = 3\),则\(\vert a + bi\vert=\frac{3}{2}\),即\(a^{2}+b^{2}=\frac{9}{4}\)。
又\(z_{2}-z_{1}=(a - 1+bi)z_{1}\),\(\vert z_{2}-z_{1}\vert=\vert a - 1+bi\vert\vert z_{1}\vert\),\(\vert z_{2}-z_{1}\vert=\sqrt{5}\),\(\vert z_{1}\vert = 2\),所以\(\vert a - 1+bi\vert=\frac{\sqrt{5}}{2}\),即\((a - 1)^{2}+b^{2}=\frac{5}{4}\)。
联立\(\begin{cases}a^{2}+b^{2}=\frac{9}{4}\\(a - 1)^{2}+b^{2}=\frac{5}{4}\end{cases}\),将第一个式子减去第二个式子得\(2a - 1 = 1\),解得\(a = 1\gt0\),把\(a = 1\)代入\(a^{2}+b^{2}=\frac{9}{4}\)得\(b=\pm\frac{\sqrt{5}}{2}\),(3)正确,(4)错误。
(5) 若\(\angle BOC=\frac{\pi}{2}\),则\((a + bi)i\)(\(i\)是虚数单位)对应的向量与\(\overrightarrow{OB}\)垂直,\((a + bi)i=-b + ai\),根据向量垂直性质,\((-b + ai)\cdot(a + bi)=-ab + a^{2}i - b^{2}i+abi^{2}=(a^{2}-b^{2})i\),要使其为纯虚数,当\(a = 1\),\(b=\pm\frac{\sqrt{5}}{2}\)时,\((a^{2}-b^{2})i\)是纯虚数,所以\(\angle BOC\)可能等于\(\frac{\pi}{2}\),(5)正确。
答案为(1)(3)(5)。 報錯
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107指考數學甲試題-08

設\(f(x)\)為一定義在非零實數上的實數值函數。已知極限\(\lim\limits_{x \to 0}f(x)\frac{\vert x\vert}{x}\)存在,試選出正確的選項。
(1)\(\lim\limits_{x \to 0}(\frac{x}{\vert x\vert})^{2}\)存在
(2)\(\lim\limits_{x \to 0}f(x)\frac{x}{\vert x\vert}\)存在
(3)\(\lim\limits_{x \to 0}(f(x)+1)\frac{x}{\vert x\vert}\)存在
(4)\(\lim\limits_{x \to 0}f(x)\)存在
(5)\(\lim\limits_{x \to 0}f(x)^{2}\)存在

答案

(1) 當\(x\gt0\)時,\(\frac{x}{\vert x\vert}=1\);當\(x\lt0\)時,\(\frac{x}{\vert x\vert}=-1\),但\((\frac{x}{\vert x\vert})^{2}\)在\(x\neq0\)時恆為\(1\),所以\(\lim\limits_{x \to 0}(\frac{x}{\vert x\vert})^{2}=1\),極限存在,(1)正確。
(2) 令\(g(x)=f(x)\frac{\vert x\vert}{x}\),已知\(\lim\limits_{x \to 0}g(x)\)存在。而\(f(x)\frac{x}{\vert x\vert}=-f(x)\frac{\vert x\vert}{x}\)(\(x\lt0\)),\(f(x)\frac{x}{\vert x\vert}=f(x)\frac{\vert x\vert}{x}\)(\(x\gt0\))。若\(\lim\limits_{x \to 0}g(x)=A\),則\(\lim\limits_{x \to 0^{+}}f(x)\frac{x}{\vert x\vert}=\lim\limits_{x \to 0^{+}}g(x)=A\),\(\lim\limits_{x \to 0^{-}}f(x)\frac{x}{\vert x\vert}=-\lim\limits_{x \to 0^{-}}g(x)= - A\)。只有當\(A = 0\)時,\(\lim\limits_{x \to 0}f(x)\frac{x}{\vert x\vert}\)才存在,所以\(\lim\limits_{x \to 0}f(x)\frac{x}{\vert x\vert}\)不一定存在,(2)錯誤。
(3) \((f(x)+1)\frac{x}{\vert x\vert}=f(x)\frac{x}{\vert x\vert}+\frac{x}{\vert x\vert}\)。由(2)知\(\lim\limits_{x \to 0}f(x)\frac{x}{\vert x\vert}\)不一定存在,且\(\lim\limits_{x \to 0}\frac{x}{\vert x\vert}\)不存在,所以\(\lim\limits_{x \to 0}(f(x)+1)\frac{x}{\vert x\vert}\)不一定存在,(3)錯誤。
(4) 僅知道\(\lim\limits_{x \to 0}f(x)\frac{\vert x\vert}{x}\)存在,不能推出\(\lim\limits_{x \to 0}f(x)\)存在。例如\(f(x)=\frac{1}{x}\),\(\lim\limits_{x \to 0}f(x)\frac{\vert x\vert}{x}=\lim\limits_{x \to 0}\frac{\vert x\vert}{x^{2}}\)不存在;若\(f(x)=\begin{cases}x, & x\gt0\\ - x, & x\lt0\end{cases}\),\(\lim\limits_{x \to 0}f(x)\frac{\vert x\vert}{x}=\lim\limits_{x \to 0}\vert x\vert = 0\)存在,但\(\lim\limits_{x \to 0}f(x)\)不存在,(4)錯誤。
(5) 同理,由\(\lim\limits_{x \to 0}f(x)\frac{\vert x\vert}{x}\)存在不能推出\(\lim\limits_{x \to 0}f(x)^{2}\)存在。例如\(f(x)=\frac{1}{x}\),\(\lim\limits_{x \to 0}f(x)\frac{\vert x\vert}{x}\)不存在;若\(f(x)=\begin{cases}1, & x\gt0\\ - 1, & x\lt0\end{cases}\),\(\lim\limits_{x \to 0}f(x)\frac{\vert x\vert}{x}=0\)存在,但\(\lim\limits_{x \to 0}f(x)^{2}=1\)存在,所以\(\lim\limits_{x \to 0}f(x)^{2}\)不一定存在,(5)錯誤。
答案為(1)。 報錯
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107指考數學甲試題–A

坐標平面上,已知圓\(C\)通過點\(P(0,-5)\),其圓心在\(x = 2\)上。若圓\(C\)截\(x\)軸所成之弦長為\(6\),則其半徑為\(\sqrt{(\quad)}\)。(化成最簡根式)

答案

設圓\(C\)的圓心坐標為\((2,y_0)\),半徑為\(r\)。
圓\(C\)截\(x\)軸所成之弦長為\(6\),則弦長的一半為\(3\)。
圓心\((2,y_0)\)到\(x\)軸的距離為\(\vert y_0\vert\)。
根據勾股定理,\(r^{2}=3^{2}+\vert y_0\vert^{2}\)。
又因為圓\(C\)過點\(P(0,-5)\),所以\((0 - 2)^{2}+(-5 - y_0)^{2}=r^{2}\)。
將\(r^{2}=3^{2}+\vert y_0\vert^{2}\)代入\((0 - 2)^{2}+(-5 - y_0)^{2}=r^{2}\)可得:
\(4 + (-5 - y_0)^{2}=9 + y_0^{2}\)
\(4 + 25 + 10y_0 + y_0^{2}=9 + y_0^{2}\)
\(10y_0=-20\)
解得\(y_0=-2\)。
所以\(r^{2}=3^{2}+(-2)^{2}=9 + 4 = 13\),則\(r = \sqrt{13}\)。故答案為\(13\)。 報錯
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107指考數學甲試題–B

假設某棒球隊在任一局發生失誤的機率都等於\(P\)(其中\(0\lt p\lt1\)),且各局之間發生失誤與否互相獨立。令隨機變數\(X\)代表一場比賽\(9\)局中出現失誤的局數,且令\(p_{k}\)代表\(9\)局中恰有\(k\)局出現失誤的機率\(P(X = k)\)。已知\(p_{4}+p_{5}=\frac{45}{8}p_{6}\),則該球隊在一場\(9\)局的比賽中出現失誤局數的期望值為\(\frac{(\quad)}{(\quad)}\)。(化成最簡分數)

答案

由二項分布概率公式\(P(X = k)=C_{9}^{k}p^{k}(1 - p)^{9 - k}\)。
已知\(p_{4}+p_{5}=\frac{45}{8}p_{6}\),即\(C_{9}^{4}p^{4}(1 - p)^{5}+C_{9}^{5}p^{5}(1 - p)^{4}=\frac{45}{8}C_{9}^{6}p^{6}(1 - p)^{3}\)。
\(C_{9}^{4}=\frac{9!}{4!(9 - 4)!}=\frac{9\times8\times7\times6}{4\times3\times2\times1}=126\),\(C_{9}^{5}=\frac{9!}{5!(9 - 5)!}=126\),\(C_{9}^{6}=\frac{9!}{6!(9 - 6)!}=84\)。
代入可得\(126p^{4}(1 - p)^{5}+126p^{5}(1 - p)^{4}=\frac{45}{8}\times84p^{6}(1 - p)^{3}\)。
兩邊同時除以\(6p^{4}(1 - p)^{3}\)得:\(21(1 - p)^{2}+21p(1 - p)=\frac{45}{8}\times14p^{2}\)。
\(21 - 42p + 21p^{2}+21p - 21p^{2}=\frac{315}{4}p^{2}\)
\(21 - 21p=\frac{315}{4}p^{2}\)
\(315p^{2}+84p - 84 = 0\)
\(15p^{2}+4p - 4 = 0\)
\((3p - 2)(5p + 2)=0\)
解得\(p=\frac{2}{3}\)或\(p=-\frac{2}{5}\)(舍去,因為\(0\lt p\lt1\))。
二項分布的期望值\(E(X)=np\),\(n = 9\),\(p=\frac{2}{3}\),所以\(E(X)=9\times\frac{2}{3}=6\),故答案為\(\frac{6}{1}\)。 報錯
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