102_07A_q04
102 指考數學甲 第 4 題
📅 102 年 📝 指考數學甲 第 4 題 題型:單選 課綱:99課綱
考慮所有由 $1$、 $2$、 $3$、 $4$、 $5$、 $6$ 各一個與三個 $0$ 所排成形如 $\begin{bmatrix} 0 & a & b \\ c & 0 & d \\ e & f & 0 \\ \end{bmatrix}$ 對角線均為 $0$ 的三階方陣。今隨機選取這樣一個方陣,試問其行列式值為奇數的機率為下列哪一個選項?
  1. $\dfrac{1}{20}$
  2. $\dfrac{1}{10}$
  3. $\dfrac{1}{2}$
  4. $\dfrac{9}{10}$
  5. $\dfrac{19}{20}$
矩陣機率行列式、矩陣與應用
答案

$(2)$

題目真理源限本卷 input/exam.pdf 與 work/pages/。

詳解
設方陣為 $M = \begin{bmatrix} 0 & a & b \\ c & 0 & d \\ e & f & 0 \\ \end{bmatrix}$。其行列式值為: $$\det(M) = 0(0 - df) - a(0 - de) + b(cf - 0) = ade + bcf.$$ 其中 $a, b, c, d, e, f$ 是集合 $\{1, 2, 3, 4, 5, 6\}$ 的一個排列。該集合中包含三個奇數 $\{1, 3, 5\}$ 與三個偶數 $\{2, 4, 6\}$。 要使 $\det(M) = ade + bcf$ 為奇數,必須滿足 $ade$ 與 $bcf$ 其中一個為奇數,另一個為偶數: 1. 若 $ade$ 為奇數,則 $a, d, e$ 必須全部為奇數,即 $\{a, d, e\} = \{1, 3, 5\}$。此時剩下的 $\{b, c, f\} = \{2, 4, 6\}$ 皆為偶數,故 $bcf$ 為偶數。此時 $ade + bcf$ 為 奇 + 偶 = 奇數。 2. 若 $bcf$ 為奇數,則 $b, c, f$ 必須全部為奇數,即 $\{b, c, f\} = \{1, 3, 5\}$。同理,此時 $ade + bcf$ 為 偶 + 奇 = 奇數。 總共 $6$ 個位置分給三個奇數的位置組合數為: $$N = \binom{6}{3} = 20.$$ 而使 $\det(M)$ 為奇數的擺放方式中,奇數必須全部擺在 $\{a, d, e\}$ 或全部擺在 $\{b, c, f\}$,共 $2$ 種。因此,機率為: $$P = \dfrac{2}{20} = \dfrac{1}{10}.$$ 故選 $(2)$。

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。