109_07B_q11
109 指考數學乙 第 11 題
📅 109 年 📝 指考數學乙 第 11 題 題型:非選 課綱:99課綱
傳染病在發生初期時,由於大部分人未感染且無抗體,所以總感染人數大都以指數形式成長。在「初始感染人數為 $P_0$,且每位已感染者平均一天會傳染給 $r$ 位未感染者」的前提下,$n$ 天後感染到此疾病的總人數 $P_n$ 可以表示為 $$P_n = P_0(1+r)^n \text{,其中 } P_0 \ge 1 \text{ 且 } r > 0\text{。}$$ 試回答下列問題: (1) 已知 $A = \dfrac{\log P_5 - \log P_2}{3}$,$B = \dfrac{\log P_8 - \log P_6}{2}$,試說明 $A=B$。(4 分) (2) 已知某傳染病初期符合上述數學模型且每隔 16 天總感染人數會增加為 10 倍,試求 $\dfrac{P_{20}}{P_{17}} \times \dfrac{P_8}{P_6} \times \dfrac{P_5}{P_2}$ 的值。(5 分) (3) 承 (2),試求 $\dfrac{\log P_{20} - \log P_{17}}{3}$ 的值。(4 分)
指數對數指數與對數
答案

(1) 略 (2) \sqrt{10} (3) 1/16

詳解
(1) 由題意知 $P_n = P_0(1+r)^n$,兩邊取對數得 $\log P_n = \log P_0 + n \log(1+r)$。 $A = \frac{ (\log P_0 + 5 \log(1+r)) - (\log P_0 + 2 \log(1+r)) }{3} = \frac{3 \log(1+r)}{3} = \log(1+r)$。 $B = \frac{ (\log P_0 + 8 \log(1+r)) - (\log P_0 + 6 \log(1+r)) }{2} = \frac{2 \log(1+r)}{2} = \log(1+r)$。 故 $A=B$。 (2) 依題意,每隔 16 天總感染人數增加為 10 倍,即 $P_{n+16} = 10 P_n$。 $P_0(1+r)^{n+16} = 10 P_0(1+r)^n \implies (1+r)^{16} = 10$。 所求式為 $\frac{P_0(1+r)^{20}}{P_0(1+r)^{17}} \times \frac{P_0(1+r)^8}{P_0(1+r)^6} \times \frac{P_0(1+r)^5}{P_0(1+r)^2} = (1+r)^3 \cdot (1+r)^2 \cdot (1+r)^3 = (1+r)^8$。 因為 $(1+r)^{16} = 10$,所以 $(1+r)^8 = \sqrt{10}$。 (3) 由 (1) 同理可知,$\frac{\log P_{20} - \log P_{17}}{3} = \frac{3 \log(1+r)}{3} = \log(1+r)$。 因為 $(1+r)^{16} = 10$,兩邊取對數得 $16 \log(1+r) = \log 10 = 1$。 所以 $\log(1+r) = \frac{1}{16}$。故所求為 $\frac{1}{16}$。

題目來源:大學入學考試中心公開試題。

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