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113學測數學A 第7題 詳解

對數圖形・等價式 · 多選 · 題目出處:113 學年度學科能力測驗 數學A 考科(大學入學考試中心)

題目
令坐標平面上滿足 y=log⁡xy=\log x 的點 (x,y)(x,y) 所成圖形為 Γ\Gamma,試問滿足下列哪些關係式的 (x,y)(x,y) 所成圖形與 Γ\Gamma 完全相同?
(1) y+12=log⁡(5x)y+\dfrac{1}{2}=\log(5x)
(2) 2y=log⁡(x2)2y=\log(x^2)
(3) 3y=log⁡(x3)3y=\log(x^3)
(4) x=10yx=10^y
(5) x3=10(y3)x^3=10^{(y^3)}

答案(3)(4)看逐步解析 ↓

逐步解析

  1. 1

    兩關卡判準

    本題考對數函數的圖形與定義域。兩圖形「完全相同」要過兩關:一是化簡後式子要恆等於 y=log⁡xy=\log x,二是定義域也要一模一樣(Γ\Gamma 的範圍是 x>0x>0)。少檢查任何一關都會誤判。
  2. 2

    選項一二判析

    選項 (1):y=log⁡(5x)−12=log⁡x+log⁡5−12y=\log(5x)-\dfrac{1}{2}=\log x+\log 5-\dfrac{1}{2},而 log⁡5≈0.699≠12\log 5\approx 0.699\neq\dfrac{1}{2},圖形是 Γ\Gamma 向上平移約 0.20.2,不同,錯。選項 (2):2y=log⁡(x2)2y=\log(x^2) 中只需 x2>0x^2>0,即 x≠0x\neq 0,負的 xx 也允許,化簡為 y=log⁡∣x∣y=\log|x|,圖形多出左半邊,錯。
  3. 3

    選項三四判析

    選項 (3):x3>0x^3>0 恰等價於 x>0x>0,定義域相同;此時 3y=log⁡(x3)=3log⁡x3y=\log(x^3)=3\log x,即 y=log⁡xy=\log x,完全相同,對。選項 (4):x=10yx=10^y 正是 y=log⁡xy=\log x 的定義(且 xx 自動為正),完全相同,對。
  4. 4

    選項五判析

    選項 (5):兩邊取對數得 3log⁡x=y33\log x=y^3,不是 y=log⁡xy=\log x。取 Γ\Gamma 上的點 (10,1)(10,1) 檢驗:x3=1000x^3=1000,但 10(y3)=101=1010^{(y^3)}=10^1=10,兩邊不相等,這個點不在該圖形上,錯。
  5. 5

    結論

    只有 (3)、(4) 化簡後與 y=log⁡xy=\log x 恆等,且定義域同為 x>0x>0。故答案選 (3)(4)。
答案
(3)(4)

關鍵觀念:#對數函數 #指數對數互化 #圖形恆等

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常見卡點
選項 (2) 與 (3) 長得像但命運不同:x2>0x^2>0 允許 x<0x<0,定義域變大、圖形多出左半邊;x3>0x^3>0 卻逼 x>0x>0,定義域不變。只顧著用 log⁡(xn)=nlog⁡x\log(x^n)=n\log x 化簡、卻不檢查定義域,就會把 (2) 一起選下去。

還是卡住嗎?

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