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109指考數學乙試題-01

矩陣 \(\begin{bmatrix} -1 & 0 \\ 1 & -1 \end{bmatrix}^5\) 與下列哪一個矩陣相等?
(1) \(\begin{bmatrix} -1 & 0 \\ -5 & -1 \end{bmatrix}\)
(2) \(\begin{bmatrix} 1 & 0 \\ -5 & 1 \end{bmatrix}\)
(3) \(\begin{bmatrix} -1 & 5 \\ 0 & -1 \end{bmatrix}\)
(4) \(\begin{bmatrix} 1 & 0 \\ 5 & 1 \end{bmatrix}\)
(5) \(\begin{bmatrix} -1 & 0 \\ 5 & -1 \end{bmatrix}\)

[單選題]
答案

設 \( A = \begin{bmatrix} -1 & 0 \\ 1 & -1 \end{bmatrix} \),觀察矩陣冪次規律:
\( A^2 = A \cdot A = \begin{bmatrix} -1 & 0 \\ 1 & -1 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} -1 & 0 \\ 1 & -1 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 1 & 0 \\ -2 & 1 \end{bmatrix} \)
\( A^3 = A^2 \cdot A = \begin{bmatrix} 1 & 0 \\ -2 & 1 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} -1 & 0 \\ 1 & -1 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} -1 & 0 \\ 3 & -1 \end{bmatrix} \)
\( A^4 = A^3 \cdot A = \begin{bmatrix} -1 & 0 \\ 3 & -1 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} -1 & 0 \\ 1 & -1 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 1 & 0 \\ -4 & 1 \end{bmatrix} \)
\( A^5 = A^4 \cdot A = \begin{bmatrix} 1 & 0 \\ -4 & 1 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} -1 & 0 \\ 1 & -1 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} -1 & 0 \\ 5 & -1 \end{bmatrix} \),故答案為(5)。


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109指考數學乙試題-02

某畢業班由8位同學負責畢旅規劃,分成A、B、C三組,且三組分別由3人、3人、2人組成。8位同學每人都會被分配到其中一組,且甲、乙兩位同學一定要在同一組。這8位同學總共有幾種分組方式?
(1) 140種
(2) 150種
(3) 160種
(4) 170種
(5) 180種

[單選題]
答案

分三種情況計算組合數:
① 當\((A, B, C) = (\text{甲乙}+1, 3, 2)\)時,組合數為:
\[
\mathrm{C}_6^1 \times \mathrm{C}_5^3 \times \mathrm{C}_2^2 = 6 \times 10 \times 1 = 60 \ (\text{種})
\]

② 當\((A, B, C) = (3, \text{甲乙}+1, 2)\)時,與①對稱,組合數同為:
\[
60 \ (\text{種})
\]

③ 當\((A, B, C) = (3, 3, \text{甲乙})\)時,組合數為:
\[
\mathrm{C}_3^3 \times \mathrm{C}_3^3 = 1 \times 1 \times 20? 修正:此處對應\(\mathrm{C}_6^3 \times \mathrm{C}_3^3 = 20 \times 1 = 20 \ (\text{種})\)

合計所有情況:\(60 + 60 + 20 = 140\)(種)

故選(1)。


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109指考數學乙試題-03

為了瞭解IQ和腦容量是否有關,一項小型研究利用核磁共振測量了5個人的腦容量(以10,000像素為單位),連同他們的IQ列表如下:

已知上表中的X之平均值為 \( \mu_x=94 \),Y之平均值為 \( \mu_y=97 \),腦容量(X)與IQ(Y)的相關係數為 \( r_{x,y} \)。根據上述表格,試判斷 \( r_{x,y} \) 的值最可能是下列哪一個選項?
(1) \( r_{x,y} \leq -1 \)
(2) \( -1< r_{x,y} <-0.5 \)
(3) \( r_{x,y} = 0 \)
(4) \( 0 < r_{x,y} < 0.5 \)
(5) \( r_{x,y} \geq 1 \)

[單選題]
答案

計算各點與平均值的偏差,大致同向,相關性為正但非完全相關
估計 \( r_{x,y} \) 約在0.3~0.5之間
答案:(4)


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109指考數學乙試題-04

設 \( f(x) \) 為二次實係數多項式函數且 \( f(x)=0 \) 沒有實根。試選出正確的選項。
(1) \( f(0) \gt 0 \)
(2) \( f(1)f(2) \gt 0 \)
(3) 若 \( f(x)-1=0 \) 有實根,則 \( f(x)-2=0 \) 有實根
(4) 若 \( f(x)-1=0 \) 有重根,則 \( f(x)-\frac{1}{2}=0 \) 沒有實根
(5) 若 \( f(x)-1=0 \) 有兩相異實根,則 \( f(x)-\frac{1}{2}=0 \) 有實根

[多選題]
答案

針對函數\( y = f(x) \)的性質與方程實根分析如下:
### (1)×
\( f(x) \)可能是開口向上的二次函數(此時\( f(0) \)可正),也可能是開口向下的二次函數(此時\( f(0) \)可負),因此\( f(0) \)不一定大於0。

### (2)○
二次函數在全定義域內的函數值符號恆定(開口向上則恆非負,開口向下則恆非正),故\( f(1) \)與\( f(2) \)必同號,因此\( f(1)f(2) > 0 \)。

### (3)○
- 方程\( f(x) - 2 = 0 \)等價於\( f(x) = 2 \);
- 二次函數的值域為「開口向上時,≥頂點縱坐標;開口向下時,≤頂點縱坐標」。若2屬於\( f(x) \)的值域且不等於頂點縱坐標,則方程有2個實根。

### (4)○
若\( \frac{1}{2} \)不屬於\( f(x) \)的值域(例如開口向上的二次函數,頂點縱坐標大於\( \frac{1}{2} \)),則\( f(x) = \frac{1}{2} \)無解,即\( f(x) - \frac{1}{2} = 0 \)沒有實根。

### (5)×
\( f(x) - \frac{1}{2} = 0 \)的實根個數取決於\( \frac{1}{2} \)與\( f(x) \)值域的關係:
- 若\( \frac{1}{2} \)不在值域內:0個實根;
- 若\( \frac{1}{2} \)等於頂點縱坐標:1個實根;
- 若\( \frac{1}{2} \)在值域內且不等於頂點縱坐標:2個實根。
因此實根個數不固定。

故選(2)(3)(4)。


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109指考數學乙試題-05

數列 \( a_1, a_2, \cdots \) 中,其奇數項是一個公比為 \( \frac{1}{3} \) 的等比數列,而偶數項是一個公比為 \( \frac{1}{2} \) 的等比數列,且 \( a_1 = 3, a_2 = 2 \)。試選出正確的選項。
(1) \( a_4 \gt a_5 \gt a_6 \gt a_7 \)
(2) \( \frac{a_{10}}{a_9} \gt 10 \)
(3) \( \lim\limits_{n \to \infty} a_n = 0 \)
(4) \( \lim\limits_{n \to \infty} \frac{a_{n+1}}{a_n} = 0 \)
(5) \( \sum\limits_{n=1}^{100} a_n \gt 9 \)

[多選題]
答案

針對數列\(\{a_n\}\)的性質分析如下:
(1)×
取數列項:
- 奇數項:\(a_1=3\),\(a_3=3 \times \frac{1}{3}=1\),\(a_5=1 \times \frac{1}{3}=\frac{1}{3}\)
- 偶數項:\(a_2=2\),\(a_4=2 \times \frac{1}{2}=1\),\(a_6=1 \times \frac{1}{2}=\frac{1}{2}\)
但\(a_5=\frac{1}{3} < a_6=\frac{1}{2}\),故該描述錯誤。 (2)○ 計算指定項: \[ a_{10}=2 \times \left(\frac{1}{2}\right)^4 = \frac{1}{8}, \quad a_{11}=3 \times \left(\frac{1}{3}\right)^5 = \frac{1}{81} \] 因此: \[ \frac{a_{10}}{a_{11}} = \frac{\frac{1}{8}}{\frac{1}{81}} = \frac{81}{8} > 10
\]
(3)○
分奇偶項分析極限:
① 當\(n\)為奇數時,\(a_n=3 \times \left(\frac{1}{3}\right)^{\frac{n-1}{2}} = 3^{\frac{3-n}{2}}\),
當\(n \to \infty\)時,\(3^{\frac{3-n}{2}} \to 0\);

② 當\(n\)為偶數時,\(a_n=2 \times \left(\frac{1}{2}\right)^{\frac{n-1}{2}} = 2^{\frac{4-n}{2}}\),
當\(n \to \infty\)時,\(2^{\frac{4-n}{2}} \to 0\)。

故\(\lim_{n \to \infty} a_n = 0\)。
(4)×
分奇偶項分析\(\frac{a_{n+1}}{a_n}\)的極限:
- 當\(n\)為奇數時,\(\frac{a_{n+1}}{a_n} = \left(\frac{3}{2}\right)^{\frac{n-3}{2}}\),當\(n \to \infty\)時發散;
- 當\(n\)為偶數時,\(\frac{a_{n+1}}{a_n} = \frac{1}{2} \times \left(\frac{2}{3}\right)^{\frac{n-2}{2}}\),當\(n \to \infty\)時趨於0。

因\(n\)為奇、偶時極限不同,故\(\lim_{n \to \infty} \frac{a_{n+1}}{a_n}\)不存在。
(5)×
計算無窮級數和:
\[
\sum_{n=1}^\infty a_n = \left(a_1+a_3+a_5+\dots\right) + \left(a_2+a_4+a_6+\dots\right) = \frac{3}{1-\frac{1}{3}} + \frac{2}{1-\frac{1}{2}} = 4.5 + 4 = 8.5 < 9 \] 故\(\sum_{n=1}^{100} a_n < \sum_{n=1}^\infty a_n = 8.5 < 9\),描述錯誤。 故選(2)(3)。


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109指考數學乙試題-06

有一種在數線上移動一個棋子的遊戲,移動棋子的方式是以投擲一顆公正骰子來決定,其規則如下:
(一)當所擲點數為1點時,棋子不移動。
(二)當所擲點數為3或5點時,棋子向左(負向)移動「該點數減1」單位。
(三)當所擲點數為偶數時,棋子向右(正向)移動「該點數的一半」單位。
第一次擲骰子時,棋子以原點當起點。第二次開始,棋子以前一次棋子所在位置為該次的起點。試選出正確的選項。
(1) 投擲骰子一次,棋子與原點距離為2的機率為 \( \frac{1}{2} \)
(2) 投擲骰子一次,棋子的坐標之期望值為0
(3) 投擲骰子二次,棋子的坐標有可能為-5
(4) 投擲骰子二次,在所擲兩次之點數和為奇數的情形下,棋子的坐標為正的機率為 \( \frac{4}{9} \)
(5) 投擲骰子三次,棋子在原點的機率為 \( \frac{1}{36} \)

[多選題]
答案

針對擲骰子對應移動規則的機率分析如下:
已知骰子點數(1~6)對應移動值:
| 點數 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
|------|---|---|---|---|---|---|
| 移動 | 0 | +1 | -2 | +2 | -4 | +3 |

### (1)×
符合某條件的情況數為2,總情況數為6,故機率\( p = \frac{2}{6} = \frac{1}{3} \),描述錯誤。

### (2)○
計算移動的期望值:
\[
\begin{align*}
\text{期望值} &= 0 \times \frac{1}{6} + 1 \times \frac{1}{6} + (-2) \times \frac{1}{6} + 2 \times \frac{1}{6} + (-4) \times \frac{1}{6} + 3 \times \frac{1}{6} \\
&= \frac{0 + 1 - 2 + 2 - 4 + 3}{6} = 0
\end{align*}
\]

### (3)×
移動值的可能範圍是\(-4, -2, 0, 1, 2, 3\),無法得到\(-5\),故描述錯誤。

### (4)○
① 點數和為奇數,等價於「點數一奇一偶」,情況數為\((3 \times 3) \times 2 = 18\)種;
② 點數一奇一偶且坐標為正的情況:
奇數點數(1,3,5)對應移動值\(0, -2, -4\),偶數點數(2,4,6)對應移動值\(1,2,3\),符合「坐標為正」的組合共4×2=8種。

因此條件機率為:
\[
\frac{8}{18} = \frac{4}{9}
\]

### (5)×
擲骰子三次後棋子在原點的情況,對應三次移動值之和為0,但計算的機率表達式邏輯混亂(如重複計數、符號錯誤),故描述錯誤。

故選(2)(4)。


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109指考數學乙試題-_A

坐標平面上有一個多邊形區域 Γ(含邊界),如圖所示。若 \( k \gt 0 \),直線 \( 7x+2y=k \) 與兩坐標軸圍成一個三角形區域,使得多邊形區域 Γ 落在此三角形區域(含邊界)內,則最小正實數 \( k = \) \( \boxed{7} \boxed{8} \)

[選填題]
答案

把點\((6, 2)\)代入直線方程\(7x + 2y = k\)中,計算得:
\[
k = 7 \times 6 + 2 \times 2 = 42 + 4 = 46
\]


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109指考數學乙試題-_B

若隨機變數 \( X \) 的可能值為1、2、3、4,其出現的機率 \( P(X = k) \) 與 \( \frac{1}{k} \) 成正比,則機率 \( P(X = 3) \) 為 \( \boxed{9} \boxed{10} \)。(化為最簡分數)

[選填題]
答案

設 \( P(X=k)=c\cdot\frac{1}{k} \)
總機率:\( c(1+\frac{1}{2}+\frac{1}{3}+\frac{1}{4})=c\times\frac{25}{12}=1 \) ⇒ \( c=\frac{12}{25} \)
\( P(X=3)=\frac{12}{25}\times\frac{1}{3}=\frac{4}{25} \)
答案:\( \frac{4}{25} \)


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109指考數學乙試題-_C

一家公司僅有經理、秘書、業務三位成員,若只有秘書加薪10%,則全公司薪資總支出增加3%;若只有業務加薪20%,則全公司薪資總支出增加4%。如果只有經理減薪15%,那麼全公司薪資總支出將減少 \( \boxed{11} \boxed{12} \)。%

[選填題]
答案

設經理、秘書、業務薪資分別為\(a\)、\(b\)、\(c\),全公司薪資總額\(T = a + b + c\)。

由條件:
- \(b \times 10\% = T \times 3\% \implies b = \frac{3}{10}T\)
- \(c \times 20\% = T \times 4\% \implies c = \frac{1}{5}T\)

因此經理薪資:
\[
a = T - \frac{3}{10}T - \frac{1}{5}T = \frac{1}{2}T
\]

若僅經理減薪15%,全公司薪資總支出減少比例為:
\[
\frac{\frac{1}{2}T \times 15\%}{T} = 7.5\%
\]


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109指考數學乙試題-_D

坐標平面上有一梯形,四個頂點分別為 \( A(0,0),B(1,0),P,Q \),其中過 \( P,Q \) 兩點的直線方程式為 \( y=2x+4 \)。若 \( Q \) 點的坐標為 \( (a,2a+4) \),其中實數 \( a \geq 0 \),則梯形 \( ABPQ \) 的面積為 \( \boxed{13} \boxed{14} \boxed{15} \boxed{16} \)。(化為最簡分數)

[選填題]
答案

利用**相似三角形的面積比等於對應邊長的平方比**,分析\(\triangle CAQ\)與\(\triangle CBP\)的面積關係:

已知\(\triangle CAQ \sim \triangle CBP\),且對應邊長比\(\overline{CA}: \overline{CB} = 2: 3\),因此面積比為:
\[
\frac{\text{面積}(\triangle CAQ)}{\text{面積}(\triangle CBP)} = \left( \frac{\overline{CA}}{\overline{CB}} \right)^2 = \left( \frac{2}{3} \right)^2 = \frac{4}{9}
\]

接著計算\(\triangle CAQ\)與梯形\(ABPQ\)的面積比:
梯形\(ABPQ\)的面積 = \(\text{面積}(\triangle CBP) - \text{面積}(\triangle CAQ)\),因此:
\[
\frac{\text{面積}(\triangle CAQ)}{\text{面積}(\text{梯形}ABPQ)} = \frac{4}{9 - 4} = \frac{4}{5}
\]

再計算\(\triangle CAQ\)的面積:
已知\(\overline{CA} = 2\),\(\triangle CAQ\)的高為\(2a + 4\),由三角形面積公式得:
\[
\text{面積}(\triangle CAQ) = \frac{1}{2} \times \overline{CA} \times \text{高} = \frac{1}{2} \times 2 \times (2a + 4) = 2a + 4
\]

最後求梯形\(ABPQ\)的面積:
由面積比\(\frac{4}{5}\),可得:
\[
\text{面積}(\text{梯形}ABPQ) = \frac{5}{4} \times \text{面積}(\triangle CAQ) = \frac{5}{4} \times (2a + 4) = \frac{5}{2}a + 5
\]