094_07A_q11
94 指考數學甲 第 11 題
📅 94 年 📝 指考數學甲 第 11 題 題型:選填 課綱:99課綱
考慮雙曲線 $y^2 - x^2 = 1$ 圖形的上半部(如右圖),取此雙曲線上 $x$ 坐標為 $n$ 的點與漸近線 $y = x$ 的距離,記為 $d_n$,其中 $n$ 為正整數。則 $\lim\limits_{n \to \infty} (n d_n) = 0.\underline{\hspace{1.2em}}$(以四捨五入取到小數兩位)。
094_07A_q11_fig01
雙曲線的漸近線點到直線距離公式無窮極限與有理化微積分微積分二次曲線
解題手法公式代入〔AI 推測〕
答案

3, 5

詳解
考慮雙曲線 $y^2 - x^2 = 1$ 的上半部方程式為 $y = \sqrt{x^2 + 1}$。 當 $x = n$ 時,雙曲線上的點座標為 $P(n, \sqrt{n^2 + 1})$。 裝其漸近線方程式為 $y = x \implies x - y = 0$。 依點到直線距離公式,點 $P$ 到漸近線的距離 $d_n$ 為: $$d_n = \dfrac{|n - \sqrt{n^2 + 1}|}{\sqrt{1^2 + (-1)^2}} = \dfrac{\sqrt{n^2 + 1} - n}{\sqrt{2}}$$ 分子有理化: $$\sqrt{n^2 + 1} - n = \dfrac{(n^2 + 1) - n^2}{\sqrt{n^2 + 1} + n} = \dfrac{1}{\sqrt{n^2 + 1} + n}$$ 因此: $$d_n = \dfrac{1}{\sqrt{2}(\sqrt{n^2 + 1} + n)}$$ 接著求 $\lim\limits_{n \to \infty} (n \cdot d_n)$: $$n \cdot d_n = \dfrac{n}{\sqrt{2}(\sqrt{n^2 + 1} + n)} = \dfrac{1}{\sqrt{2}\left(\sqrt{1 + \dfrac{1}{n^2}} + 1\right)}$$ 當 $n \to \infty$ 時,$\dfrac{1}{n^2} \to 0$。 因此極限值為: $$\lim\limits_{n \to \infty} (n \cdot d_n) = \dfrac{1}{\sqrt{2}(1 + 1)} = \dfrac{1}{2\sqrt{2}} = \dfrac{\sqrt{2}}{4}$$ 已知 $\sqrt{2} \approx 1.4142$,代入計算: $$\dfrac{1.4142}{4} = 0.35355 \approx 0.35$$ 四捨五入至小數第二位為 $0.35$,填答代碼為 $\text{35}$。

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。