098_07A_q06
98 指考數學甲 第 6 題
📅 98 年 📝 指考數學甲 第 6 題 題型:多選 課綱:99課綱
設 $y=f(x)$ 是一個實係數四次多項式,其函數圖形在 $(-1,2)$ 和 $(1,2)$ 各有一個反曲點,且知在 $(-1,2)$ 和 $(1,2)$ 此函數圖形切線的斜率分別為 $1$ 和 $-1$,則下列哪些選項是正確的?
  1. $x+1$ 是 $f''(x)$ 的因式
  2. $f'(x)$ 的常數項不等於零
  3. $f'(-x) = -f'(x)$
  4. $f(x)$ 的首項係數是 $1$
反曲點導函數應用微積分基本定理微積分微積分
解題手法設未知數〔AI 推測〕
答案

$(1)(3)$

多選題

詳解
設實係數四次多項式為 $f(x)$,則其一階導函數 $f'(x)$ 為三次多項式,二階導函數 $f''(x)$ 為二次多項式。 - **對於選項 (1)**: 函數圖形在 $(-1,2)$ 和 $(1,2)$ 各有反曲點,因此: $f''(-1) = 0$ 且 $f''(1) = 0$。 因為 $f''(x)$ 是二次多項式,必可設為: $f''(x) = k(x+1)(x-1) = k(x^2 - 1)$ (其中 $k$ 為實數且 $k \neq 0$)。 因此, $x+1$ 是 $f''(x)$ 的因式。選項 (1) 正確。 - **對於選項 (2) 與 (3)**: 對 $f''(x)$ 進行積分,可得一階導函數: $f'(x) = \int k(x^2 - 1) dx = \dfrac{k}{3}x^3 - kx + C$ (其中 $C$ 為常數)。 已知圖形在 $(-1,2)$ 和 $(1,2)$ 的切線斜率分別為 $1$ 和 $-1$,即: $f'(-1) = 1 \implies \dfrac{k}{3}(-1)^3 - k(-1) + C = 1 \implies -\dfrac{k}{3} + k + C = 1$ $f'(1) = -1 \implies \dfrac{k}{3}(1)^3 - k(1) + C = -1 \implies \dfrac{k}{3} - k + C = -1$ 將上述二式相加: $2C = 0 \implies C = 0$。 - 由於常數項 $C = 0$,選項 (2) 錯誤。 - 將 $C=0$ 代入得 $f'(x) = \dfrac{k}{3}x^3 - kx$,此函數只有奇次方項,因此 $f'(x)$ 為奇函數,滿足: $f'(-x) = -f'(x)$。選項 (3) 正確。 - **對於選項 (4)**: 由 $f'(1) = \dfrac{k}{3} - k = -1 \implies -\dfrac{2}{3}k = -1 \implies k = \dfrac{3}{2}$。 將 $k$ 代入得一階導函數: $f'(x) = \dfrac{1}{2}x^3 - \dfrac{3}{2}x$。 對 $f'(x)$ 進行積分可求得 $f(x)$: $f(x) = \int \left(\dfrac{1}{2}x^3 - \dfrac{3}{2}x\right) dx = \dfrac{1}{8}x^4 - \dfrac{3}{4}x^2 + C_2$。 因此, $f(x)$ 的首項係數為 $\dfrac{1}{8} \neq 1$。選項 (4) 錯誤。 綜上所述,正確選項為 $(1)(3)$。

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。