87 指考數學甲 第 8 題
📅 87 年 📝 指考數學甲 第 8 題 題型:選填 課綱:99課綱
設一線性規劃的可行解區域為如圖所示之正六邊形內部(含邊界),而目標函數為 $y - ax$;若已知 $A$ 點是此目標函數取得最大值之唯一的點,則 $a$ 值的範圍要有限制。若以不等式表示,則 $a$ 之範圍為 $\text{____}$。
題目附圖:可行解區域正六邊形
題目附圖:可行解區域正六邊形
解析圖:目標函數斜率範圍示意
解析圖:目標函數斜率範圍示意
目標函數極值分析線性規劃圓與直線
解題手法數形結合〔AI 推測〕
答案

$-\sqrt{3} < a < 0$

選填題,有附圖

詳解
設目標函數為 $k = y - ax$,將其改寫為斜截式: $$y = ax + k$$ 這表示一組斜率為 $a$、在 $y$ 軸上截距為 $k$ 的平行直線族。 若已知 $A$ 點是此目標函數取得最大值之唯一的點,這意味著在所有可行解點中,通過 $A$ 點時的 $y$ 截距 $k$ 最大。 觀察正六邊形的邊界斜率: - 與 $A$ 點相鄰的兩條邊分別是線段 $AF$ 和線段 $AB$。 - 直線 $AF$ 為水平線,其斜率為 $0$。 - 正六邊形每個內角為 $120^\circ$,線段 $AB$ 與 $x$ 軸負方向夾角為 $60^\circ$,故直線 $AB$ 的斜率為 $-\sqrt{3}$。 要使平行線族在 $A$ 點取得唯一的最大值,直線 $y = ax+k$ 的斜率 $a$ 必須小於 $AF$ 的斜率,且大於 $AB$ 的斜率。亦即: $$-\sqrt{3} < a < 0$$ 因此, $a$ 之範圍為 $-\sqrt{3} < a < 0$。 **解法二(由相鄰邊斜率判斷):** 令目標函數值為 $k=y-ax$,則等值線為 $$y=ax+k.$$ 當 $k$ 逐漸增大時,等值線往上平移。若最大值要唯一發生在頂點 $A$,等值線的斜率 $a$ 必須落在與 $A$ 相鄰兩邊斜率之間,且不能等於任一相鄰邊斜率,否則最大值會發生在整條邊上而不是唯一一點。 由正六邊形圖形可知,$AF$ 的斜率為 $0$,$AB$ 的斜率為 $-\sqrt{3}$。因此 $$-\sqrt{3}2\sqrt{3}-a \Rightarrow a<0.$$ 與 $B(4,\sqrt{3})$ 比較: $$2\sqrt{3}-3a>\sqrt{3}-4a \Rightarrow a>-\sqrt{3}.$$ 因此 $$-\sqrt{3}

題目來源:民國87年大學聯考數學科試題(自然組) 第8題(來源PDF第8頁)

資料版本:2026-07-04(commit 790505b5)

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