094_07B_q09
94 指考數學乙 第 9 題
📅 94 年 📝 指考數學乙 第 9 題 題型:選填 課綱:99課綱
一實驗室培養兩種菌,令 $\langle a_n \rangle$ 和 $\langle b_n \rangle$ 分別代表兩種培養菌在時間點 $n$ 的數量,彼此有如下的關係:$a_{n+1} = 2(a_n + b_n)$,$b_{n+1} = 2b_n$($n = 0,1,2,\cdots$)。若二階方陣 $A=\begin{bmatrix} a & b \\ c & d \end{bmatrix}$ 滿足 $\begin{bmatrix} a_{n+3} \\ b_{n+3} \end{bmatrix}=A\begin{bmatrix} a_n \\ b_n \end{bmatrix}$,(其中 $n=0,1,2,\cdots$),則 $a=\underline{\hspace{1.2em}}$,$b=\underline{\hspace{1.2em}}$,$c=\underline{\hspace{1.2em}}$,$d=\underline{\hspace{1.2em}}$。
矩陣的乘法與乘方轉移矩陣的遞推關係矩陣行列式、矩陣與應用
解題手法公式代入〔AI 推測〕
答案

8, 24, 0, 8

詳解
給定兩種菌數的遞迴關係: $$\begin{cases} a_{n+1} = 2a_n + 2b_n \\ b_{n+1} = 2b_n \end{cases}$$ 寫成一階差分矩陣形式: $$\begin{bmatrix} a_{n+1} \\ b_{n+1} \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 2 & 2 \\ 0 & 2 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} a_n \\ b_n \end{bmatrix}$$ 令一步轉移矩陣 $T = \begin{bmatrix} 2 & 2 \\ 0 & 2 \end{bmatrix}$。 因此三步遞推關係的轉移方陣 $A$ 為 $T^3$。計算 $T^3$: $$T^2 = \begin{bmatrix} 2 & 2 \\ 0 & 2 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} 2 & 2 \\ 0 & 2 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 4 & 8 \\ 0 & 4 \end{bmatrix}$$ $$T^3 = T^2 T = \begin{bmatrix} 4 & 8 \\ 0 & 4 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} 2 & 2 \\ 0 & 2 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 8 & 24 \\ 0 & 8 \end{bmatrix}$$ 由 $\begin{bmatrix} a_{n+3} \\ b_{n+3} \end{bmatrix} = A \begin{bmatrix} a_n \\ b_n \end{bmatrix}$,對應得 $A = T^3 = \begin{bmatrix} 8 & 24 \\ 0 & 8 \end{bmatrix}$。 因此: $$a = 8,\ b = 24,\ c = 0,\ d = 8$$ 答為 $a=8$、$b=24$、$c=0$、$d=8$。

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。