099_07A_q06
99 指考數學甲 第 6 題
📅 99 年 📝 指考數學甲 第 6 題 題型:多選 課綱:99課綱
設 $a$、$b$、$c$ 分別為函數 $f(x) = x + \dfrac{2}{x}$、$g(x) = x^2 + \dfrac{2}{x^2}$、$h(x) = \sqrt{x^2 + \dfrac{2}{x^2}}$ 在 $x$ 為任意正實數時的最小值。試問下列哪些選項是正確的?
  1. $b = a^2$
  2. $c = 2^{\frac{3}{4}}$
  3. $f(x) + g(x)$ 在 $x$ 為任意正實數時的最小值為 $a + b$
  4. $g(x) + h(x)$ 在 $x$ 為任意正實數時的最小值為 $b + c$
算幾不等式不等式數與式
解題手法公式代入〔AI 推測〕
答案

$(2)(4)$

多選題

詳解
我們利用算幾不等式(AM-GM Inequality)求各函數在 $x > 0$ 時的最小值: - 對於 $f(x) = x + \dfrac{2}{x}$,因為 $x > 0$,所以: $$f(x) \ge 2\sqrt{x \cdot \dfrac{2}{x}} = 2\sqrt{2}$$ 等號成立於 $x = \dfrac{2}{x} \implies x^2 = 2 \implies x = \sqrt{2}$。故最小值 $a = 2\sqrt{2}$。 - 對於 $g(x) = x^2 + \dfrac{2}{x^2}$,因為 $x^2 > 0$,ので: $$g(x) \ge 2\sqrt{x^2 \cdot \dfrac{2}{x^2}} = 2\sqrt{2}$$ 等號成立於 $x^2 = \dfrac{2}{x^2} \implies x^4 = 2 \implies x = 2^{1/4}$。故最小值 $b = 2\sqrt{2}$。 - 對於 $h(x) = \sqrt{x^2 + \dfrac{2}{x^2}}$,因為 $g(x) \ge 2\sqrt{2}$,所以: $$h(x) \ge \sqrt{2\sqrt{2}} = \sqrt{2^{3/2}} = 2^{3/4}$$ 等號成立於 $x = 2^{1/4}$。故最小值 $c = 2^{3/4}$。 現在分析各選項: (1) 錯誤:$b = 2\sqrt{2}$,而 $a^2 = (2\sqrt{2})^2 = 8 \ne b$。 (2) 正確:由上可知 $c = 2^{3/4}$。 (3) 錯誤:由於 $f(x)$ 在 $x = \sqrt{2}$ 處取得最小值,而 $g(x)$ 在 $x = 2^{1/4}$ 處取得最小值,兩者取得最小值的自變數不同。因此,其和 $f(x) + g(x)$ 的最小值必大於 $a + b$。 (4) 正確:因為 $g(x)$ 與 $h(x)$ 皆在 $x = 2^{1/4}$ 處取得最小值,所以其和 $g(x) + h(x)$ 的最小值即為 $b + c$。 故選 $(2)(4)$。

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。