89大學聯考數學(自然組)多選第5題詳解

📅 89 年 📝 大學聯考數學(自然組) 第 5 題 題型:多選 課綱:99課綱

答案與本題考點

答案:$(2)(3)(5)$

本題考點:勘根定理、微積分

題目

設 $a$ 為一非零實數,試問方程式 $x^3+x^2-x+a=0$ 的根可能的情形為何?
  1. 有三個負根
  2. 有兩個負根和一個正根
  3. 有一個負根和兩個正根
  4. 有三個正根
  5. 僅有一個實根
勘根定理微積分

答案

答案

$(2)(3)(5)$

詳解

詳解
設 $f(x) = x^3+x^2-x+a$,則其導函數為 $f'(x) = 3x^2+2x-1 = (3x-1)(x+1)$。 令 $f'(x) = 0 \implies x = -1$ 或 $x = \frac{1}{3}$。 - 當 $x < -1$ 或 $x > \frac{1}{3}$ 時,$f'(x) > 0$,$f(x)$ 遞增。 - 當 $-1 < x < \frac{1}{3}$ 時,$f'(x) < 0$,$f(x)$ 遞減。 極值為: - 極大值:$f(-1) = a + 1$。 - 極小值:$f\left(\frac{1}{3}\right) = a - \frac{5}{27}$。 討論方程式 $f(x) = 0$ 的根: 1. 若有三個相異實根,則極大值與極小值需異號,即: $$(a+1)\left(a-\frac{5}{27}\right) < 0 \implies -1 < a < \frac{5}{27}$$ 又 $a$ 為非零實數 ($a \ne 0$): - 當 $-1 < a < 0$ 時,方程式有三個相異實根。因為常數項 $a < 0$,三根之積為 $-a > 0$,且 $f(0) = a < 0$,由勘根定理知根為一正根、兩負根。符合 $(2)$。 - 當 $0 < a < \frac{5}{27}$ 時,三根之積為 $-a < 0$,且 $f(0) = a > 0$,根為兩正根、一負根。符合 $(3)$。 2. 若僅有一實根(及兩共軛虛根),則極大值與極小值同號: - 當 $a > \frac{5}{27}$ 或 $a < -1$ 時,方程式僅有一實根。符合 $(5)$。 綜合以上,可能的情形為 $(2)(3)(5)$。 答案選 $(2)(3)(5)$。 邊界情形也可檢查:若 $a=-1$,則 $f(-1)=0$ 且 $f'(-1)=0$,出現重根;若 $a=\dfrac{5}{27}$,則 $f\left(\dfrac{1}{3}\right)=0$ 且 $f'\left(\dfrac{1}{3}\right)=0$,也出現重根。這兩種邊界情形不新增選項所列的可能情形,因此答案仍為 $(2)(3)(5)$。
函數圖形與根之關係示意圖
函數圖形與根之關係示意圖

題目來源:民國89年大學聯考數學科試題(自然組) 第5題(來源PDF第6頁)

資料版本:2026-07-21(commit bde62541)

校對狀態:人工抽查——本卷試題經人工抽樣檢查;非逐題逐字校對。

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引用本站:大考雷達站,〈89大學聯考數學(自然組)多選第5題詳解〉,資料版本 2026-07-21,https://twmath.com/questions/089_07A_q05

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