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083_02M_q12
83 學測數學 第 12 題
📅 83 年
📝 學測數學
第 12 題
題型:選填
課綱:99課綱
一皮球自離地面 $10$ 公尺高處落下。首次反彈高度為 $\dfrac{10}{3}$ 公尺,此後每次反彈高度為其前次反彈高度的 $\dfrac{1}{3}$,則此球到完全靜止前,所經過路徑的總長度為 ____ 公尺。
數列與級數,無窮等比級數
數列級數
數列與級數
解題手法
設未知數
〔AI 推測〕
答案
$20$
選填題
詳解
球的運動路徑可分為「下落過程」與「反彈上升過程」: - 第一次下落:距離為 $10$ 公尺。 - 第一次反彈與第二次下落:上升 $\dfrac{10}{3}$ 公尺,再下落 $\dfrac{10}{3}$ 公尺。 - 第二次反彈與第三次下落:上升 $\dfrac{10}{9}$ 公尺,再下落 $\dfrac{10}{9}$ 公尺。 - 依此規律,此後每次的來回路徑都是前一次的 $\dfrac{1}{3}$。 球到完全靜止前,所經過的總路徑長度 $S$ 為: $$S = 10 + 2 \times \left( \dfrac{10}{3} + \dfrac{10}{9} + \dfrac{10}{27} + \dots \right)$$ 括號中的部分為首項 $a_1 = \dfrac{10}{3}$,公比 $r = \dfrac{1}{3}$ 的無窮等比級數。 因為 $|r| = \dfrac{1}{3} < 1$,該級數收斂,其和為: $$\text{和} = \dfrac{a_1}{1 - r} = \dfrac{\dfrac{10}{3}}{1 - \dfrac{1}{3}} = \dfrac{\dfrac{10}{3}}{\dfrac{2}{3}} = 5$$ 代回總長度公式中: $$S = 10 + 2 \times 5 = 20 \text{ 公尺}$$ 故此球所經過路徑的總長度為 $20$ 公尺。
題目來源:
大學入學考試中心公開試題。
解析狀態:
本解析由 AI 輔助產出,未經人工審核,非官方詳解,僅供學習參考。如與官方公告不同,請以官方公告為準。