83 指考數學甲 第 11 題
📅 83 年 📝 指考數學甲 第 11 題 題型:選填 課綱:99課綱
設拋物線 $\Gamma : y = x^2 - ax + a$ 與 $x$ 軸交於 $(p,0)$ 與 $(q,0)$ 兩點,其中 $0 < p < q$,$\Gamma$ 在第一象限與 $x$ 軸、$y$ 軸所夾的區域面積為 $\alpha$,$\Gamma$ 在第四象限與 $x$ 軸所夾的區域面積為 $\beta$,若 $\alpha = \beta$,則 $q = $ ____,$a = $ ____。
unknown微積分二次曲線微積分多項式函數與運算
答案

$q = 4$, $a = \dfrac{16}{3}$

詳解
由題意可知,拋物線 $y = x^2-ax+a$ 與 $x$ 軸交於 $(p,0)$ 和 $(q,0)$ 兩點。 因為 $0 < p < q$,且拋物線開口向上,故當 $0 \le x < p$ 時,$y > 0$;當 $p < x < q$ 時,$y < 0$。 - 第一象限與 $x$ 軸、$y$ 軸所夾區域面積為 $\alpha$: $$\alpha = \int_{0}^{p} (x^2-ax+a) dx$$ - 第四象限與 $x$ 軸所夾區域面積為 $\beta$: $$\beta = -\int_{p}^{q} (x^2-ax+a) dx$$ 若 $\alpha = \beta$,則: $$\int_{0}^{p} (x^2-ax+a) dx = -\int_{p}^{q} (x^2-ax+a) dx \implies \int_{0}^{q} (x^2-ax+a) dx = 0$$ 對此定積分進行計算: $$\left[ \dfrac{x^3}{3} - \dfrac{ax^2}{2} + ax \right]_{0}^{q} = 0 \implies \dfrac{q^3}{3} - \dfrac{aq^2}{2} + aq = 0$$ 因為 $q > 0$,同除以 $q$ 得: $$\dfrac{q^2}{3} - \dfrac{aq}{2} + a = 0 \implies 2q^2 - 3aq + 6a = 0 \ \ \cdots \ \text{①}$$ 又 $(q,0)$ 為拋物線上的一點,代入拋物線方程式得: $$q^2 - aq + a = 0 \ \ \cdots \ \text{②}$$ 聯立 ①、②,由 ① $- 2 \times$ ② 可得: $$-aq + 4a = 0 \implies a(4 - q) = 0$$ 若 $a = 0$,則拋物線為 $y = x^2$,此時與 $x$ 軸僅交於一點 $(0,0)$,不符題意 $0 < p < q$,故 $a \neq 0$。 因此可解得 $q = 4$。 將 $q = 4$ 代回 ② 得: $$16 - 4a + a = 0 \implies 3a = 16 \implies a = \dfrac{16}{3}.$$

題目來源:民國83年大學聯考數學科試題(自然組) 第11題(來源PDF第5頁)

資料版本:2026-07-03(commit 405cf799)

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