104_07B_q08
104 指考數學乙 第 8 題
📅 104 年 📝 指考數學乙 第 8 題 題型:選填 課綱:99課綱
若 $a$ 為整數,且 $y = -7x^2 + ax + \dfrac{1}{3}$ 的圖形與 $x$ 軸的兩個交點都介於 $x = -1$ 與 $x = 1$ 之間,則滿足這樣條件的 $a$ 有 ____ 個。
二次函數圖形不等式限制與根的分布多項式多項式函數與運算
答案

13

選填題

詳解
設二次函數為 $f(x) = -7x^2 + ax + \dfrac{1}{3}$。 因為二次項係數為 $-7 < 0$,所以此二次函數圖形為開口向下的拋物線。 已知此圖形與 $x$ 軸有兩個交點,且兩個交點都介於 $x = -1$ 與 $x = 1$ 之間。 我們觀察 $f(0)$ 的值: $$f(0) = \dfrac{1}{3} > 0$$ 因為 $f(0) > 0$,頂點必在 $x$ 軸上方,且拋物線開口向下,故其與 $x$ 軸的兩個交點必定分別位在 $y$ 軸的兩側(一正一負)。 在此幾何特徵下,兩個交點都落在開區間 $(-1, 1)$ 的充要條件是:當 $x = -1$ 與 $x = 1$ 時,其函數值皆為負數: 1. **$f(-1) < 0$**: $$-7(-1)^2 + a(-1) + \dfrac{1}{3} < 0 \implies -7 - a + \dfrac{1}{3} < 0 \implies a > -\dfrac{20}{3} \approx -6.67$$ 2. **$f(1) < 0$**: $$-7(1)^2 + a(1) + \dfrac{1}{3} < 0 \implies -7 + a + \dfrac{1}{3} < 0 \implies a < \dfrac{20}{3} \approx 6.67$$ 結合以上兩個不等式,整數 $a$ 的範圍為: $$-\dfrac{20}{3} < a < \dfrac{20}{3} \implies -6.67 < a < 6.67$$ 由於 $a$ 必須是整數,符合此條件的 $a$ 有: $$a \in \{-6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6\}$$ 滿足這樣條件的整數 $a$ 共有 $6 - (-6) + 1 = 13$ 個。 答案為 $13$。

題目來源:大學入學考試中心公開試題。

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