83 指考數學乙 第 6 題
📅 83 年 📝 指考數學乙 第 6 題 題型:選填 課綱:99課綱
設 $C_1$ 為單位圓,$T_1$ 為 $C_1$ 之內接正三角形,$C_2$ 為 $T_1$ 之內切圓,$T_2$ 為 $C_2$ 之內接正三角形,依此類推,令 $a_i$ 表 $T_i$ 的面積,則 $a_1+a_2+a_3+a_4+a_5 = $ ____ 。
unknown數列級數數列與級數
答案

$\dfrac{1023\sqrt{3}}{1024}$

詳解
首先求單位圓 $C_1$(外接圓半徑 $R_1=1$)之內接正三角形 $T_1$ 的邊長與面積 $a_1$: 邊長 $s_1 = 2 R_1 \sin 60^\circ = \sqrt{3}$。 面積 $$a_1 = \dfrac{\sqrt{3}}{4} s_1^2 = \dfrac{\sqrt{3}}{4} \times 3 = \dfrac{3\sqrt{3}}{4}.$$ $C_2$ 為 $T_1$ 之內切圓,其內切圓半徑 $r_2 = R_1 \cos 60^\circ = \dfrac{1}{2}$。 依此類推,每一個新的三角形 $T_{i+1}$ 相比於前一個三角形 $T_i$,其外接圓半徑縮小為 $\dfrac{1}{2}$,邊長縮小為 $\dfrac{1}{2}$,因此面積 $a_{i+1}$ 縮小為前一個的 $\dfrac{1}{4}$。 也就是說,數列 $\{a_i\}$ 是一個首項 $a_1 = \dfrac{3\sqrt{3}}{4}$、公比 $q = \dfrac{1}{4}$ 的等比數列。 求前 $5$ 項的和: $$S_5 = \dfrac{a_1(1-q^5)}{1-q} = \dfrac{\dfrac{3\sqrt{3}}{4} \left(1 - \left(\dfrac{1}{4}\right)^5\right)}{1 - \dfrac{1}{4}} = \dfrac{\dfrac{3\sqrt{3}}{4} \left(1 - \dfrac{1}{1024}\right)}{\dfrac{3}{4}} = \sqrt{3} \left(\dfrac{1023}{1024}\right) = \dfrac{1023\sqrt{3}}{1024}.$$

題目來源:民國83年大學聯考數學科試題(社會組) 第6題(來源PDF第6頁)

資料版本:2026-07-04(commit c3924d9a)

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