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96 指考數學甲 第 8 題
📅 96 年 📝 指考數學甲 第 8 題 題型:多選 課綱:99課綱
考慮坐標平面上函數 $y = x^3 + 2x + 3$ 的圖形 ($x$ 為任意實數),試問下列哪些選項是正確的?
  1. 圖形有最高點,也有最低點
  2. 圖形有水平切線
  3. 圖形與任一水平直線恰有一交點
  4. 若 $(a,b)$ 在圖形上,則 $(-a, -b+6)$ 也在圖形上
  5. 圖形與三直線 $x=0, x=1, y=0$ 所圍成的區域之面積大於 $4$
三次函數的單調性與極值導函數的幾何意義與切線積分求面積與對稱性微積分微積分多項式函數與運算
解題手法單調性分析〔AI 推測〕
答案

$(3)(4)(5)$

詳解
我們分析函數 $f(x) = x^3 + 2x + 3$ 的性質: 對其求導數: $f'(x) = 3x^2 + 2$。 因為對於所有實數 $x$, $x^2 \ge 0$,故 $f'(x) = 3x^2 + 2 \ge 2 > 0$。 這說明函數 $f(x)$ 在整個實數定義域上為嚴格遞增的連續函數。 (1) **錯誤**。因為 $f(x)$ 在 $\mathbb{R}$ 上嚴格遞增,當 $x \to \infty$ 時, $f(x) \to \infty$;當 $x \to -\infty$ 時, $f(x) \to -\infty$。因此圖形沒有最高點也沒有最低點。 (2) **錯誤**。水平切線的條件為導數 $f'(x) = 0$。因為 $f'(x) \ge 2 > 0$,導數永遠不為零,所以圖形沒有水平切線。 (3) **正確**。因為 $f(x)$ 在實數上為嚴格遞增的連續函數,且值域為 $(-\infty, \infty)$,由中間值定理與單調性,對於任何水平線 $y = k$,皆與 $y = f(x)$ 的圖形恰交於一點。 (4) **正確**。我們探討圖形的對稱中心。 設 $g(x) = f(x) - 3 = x^3 + 2x$。 因為 $g(-x) = (-x)^3 + 2(-x) = -x^3 - 2x = -g(x)$,所以 $g(x)$ 是奇函數,其圖形關於原點 $(0, 0)$ 對稱。 這意味著 $f(x) = g(x) + 3$ 的圖形關於點 $(0, 3)$ 對稱。 若 $(a, b)$ 在圖形上,則有 $f(a) = b$。我們驗證 $(-a, -b+6)$ 是否也在圖形上: $$f(-a) = (-a)^3 + 2(-a) + 3 = -a^3 - 2a + 3$$ 而: $$-b + 6 = -f(a) + 6 = -(a^3 + 2a + 3) + 6 = -a^3 - 2a + 3$$ 兩式相等,因此 $(-a, -b+6)$ 確實在圖形上。 (5) **正確**。我們計算函數在區間 $[0, 1]$ 下方與 $x$ 軸圍成的面積。 因為當 $0 \le x \le 1$ 時, $f(x) = x^3 + 2x + 3 > 0$,所以面積為定積分值: $$\text{面積} = \int_{0}^{1} (x^3 + 2x + 3) \, dx = \left[ \dfrac{1}{4} x^4 + x^2 + 3x \right]_{0}^{1} = \left(\dfrac{1}{4} + 1 + 3\right) - 0 = 4.25$$ 因為 $4.25 > 4$,所以所圍成的面積大於 $4$。 故正確選項為 $(3)(4)(5)$。

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。