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97 指考數學甲 第 8 題
📅 97 年 📝 指考數學甲 第 8 題 題型:多選 課綱:99課綱
在坐標平面上,設拋物線 $\Gamma$ 通過點 $(8 , 4)$ ,且其對稱軸為直線 $x - 2 = 0$。試問下列哪些選項是正確的?
  1. 若拋物線 $\Gamma$ 的頂點坐標為 $(2 , 1)$ ,則其焦點坐標必為 $(2 , 4)$
  2. 若拋物線 $\Gamma$ 的焦點坐標為 $(2 , 12)$ ,則其頂點坐標必為 $(2 , 3)$
  3. 若拋物線 $\Gamma$ 也通過點 $(10 , 11)$,則其準線方程式必為 $y + 6 = 0$
  4. 直線 $x - 2 = 0$ 上每個點都可能是拋物線 $\Gamma$ 的頂點
  5. 直線 $x - 2 = 0$ 上每個點都可能是拋物線 $\Gamma$ 的焦點
拋物線的標準式拋物線的定義與性質焦點與準線坐標幾何二次曲線
解題手法設未知數〔AI 推測〕
答案

$(1)(3)(5)$

詳解
對稱軸為 $x = 2$,這是一條開口向上或向下的拋物線。 設頂點為 $(2, k)$,其標準式為: $$(x - 2)^2 = 4c(y - k)$$ 因為拋物線 $\Gamma$ 通過點 $(8, 4)$,代入得關係式: $$(8 - 2)^2 = 4c(4 - k) \implies 36 = 4c(4 - k) \implies c(4 - k) = 9$$ 我們逐一檢驗各選項: (1) 正確:若頂點坐標為 $(2, 1) \implies k = 1$。 代入關係式:$c(4 - 1) = 9 \implies 3c = 9 \implies c = 3$。 焦點坐標為 $(2, k + c) = (2, 1 + 3) = (2, 4)$。 (2) 錯誤:若焦點坐標為 $(2, 12) \implies k + c = 12 \implies c = 12 - k$。 代入關係式:$(12 - k)(4 - k) = 9 \implies k^2 - 16k + 48 = 9 \implies k^2 - 16k + 39 = 0$。 因式分解為 $(k-3)(k-13) = 0$,故 $k = 3$ 或 $k = 13$。 頂點可能為 $(2, 3)$ 或 $(2, 13)$,因此頂點坐標不一定必為 $(2, 3)$。 (3) 正確:若拋物線也通過點 $(10, 11)$,代入方程式得: $$(10 - 2)^2 = 4c(11 - k) \implies 64 = 4c(11 - k) \implies c(11 - k) = 16$$ 聯立兩組關係式: $$\begin{cases} c(4 - k) = 9 \\ c(11 - k) = 16 \end{cases} \implies \begin{cases} 4c - ck = 9 \\ 11c - ck = 16 \end{cases}$$ 兩式相減得 $7c = 7 \implies c = 1$,代回得 $k = -5$。 準線方程式為 $y = k - c \implies y = -5 - 1 = -6 \implies y + 6 = 0$。 (4) 錯誤:頂點為 $(2, k)$,由 $c(4-k) = 9$ 可知 $4-k \neq 0 \implies k \neq 4$。 因此直線 $x = 2$ 上的點 $(2, 4)$ 不可能是頂點。 (5) 正確:設焦點坐標為 $(2, f)$,由 $k + c = f \implies k = f - c$,代入關係式: $$c(4 - f + c) = 9 \implies c^2 + (4 - f)c - 9 = 0$$ 此為 $c$ 的二次方程式,其判別式為 $D = (4 - f)^2 - 4(1)(-9) = (4 - f)^2 + 36$。 對任意實數 $f$,判別式 $D \ge 36 > 0$ 恆成立,即此方程必有實數解 $c$,也就是說對稱軸上的每個點都可能是焦點。 故選 $(1)(3)(5)$。

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。