102_07A_q11
102 指考數學甲 第 11 題
📅 102 年 📝 指考數學甲 第 11 題 題型:選填 課綱:99課綱
設 $m$ 為實數。若圓 $x^2 + y^2 + 4x - 7y + 10 = 0$ 與直線 $y = m(x+3)$ 在坐標平面上的兩個交點位於不同的象限,而滿足此條件的 $m$ 之最大範圍為 $a < m < b$,則 $a = \text{____}$、 $b = \text{____}$。(化成最簡分數)
直線與圓圓與直線
答案

$a = \dfrac{2}{3}$、 $b = \dfrac{5}{3}$

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

詳解
將圓的方程式與 $y$ 軸相交 ($x=0$): $$y^2 - 7y + 10 = 0 \implies (y-2)(y-5) = 0 \implies y = 2\ \text{或}\ 5.$$ 與 $y$ 軸交點為 $Y_1(0, 2)$ 和 $Y_2(0, 5)$。 與 $x$ 軸相交 ($y=0$): $$x^2 + 4x + 10 = 0.$$ 其判別式 $\Delta = 16 - 40 < 0$,無實根。因此圓完全位在 $y > 0$ 的上半平面。 這說明圓上的任何點若要位於不同象限,只可能是第一象限 ($x>0, y>0$) 與第二象限 ($x<0, y>0$)。 直線 $L:y = m(x+3)$ 恆過定點 $P(-3, 0)$。此定點位在 $x$ 軸負半軸(第二象限與第三象限的交界)。 為了使直線與圓的兩個交點位於不同的象限(即一個在 $x<0$,另一個在 $x>0$): 直線在 $y$ 軸上的截距必須落在圓在 $y$ 軸上的兩個交點之間。該截距為當 $x=0$ 時的 $y = 3m$。 故必須滿足: $$2 < 3m < 5 \implies \dfrac{2}{3} < m < \dfrac{5}{3}.$$ 對比題幹中範圍 $a < m < b$,得 $a = \dfrac{2}{3}$, $b = \dfrac{5}{3}$。

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。