105_02M_q06
105 學測數學 第 6 題
📅 105 年 📝 學測數學 第 6 題 題型:單選 課綱:99課綱
設 $\langle a_n \rangle$ 為一等比數列。已知前十項的和為 $\sum\limits_{k=1}^{10} a_k = 80$,前五個奇數項的和為 $a_1 + a_3 + a_5 + a_7 + a_9 = 120$,請選出首項 $a_1$ 的正確範圍。
  1. $a_1 < 80$
  2. $80 \le a_1 < 90$
  3. $90 \le a_1 < 100$
  4. $100 \le a_1 < 110$
  5. $110 \le a_1$
等比數列與等比級數數列級數數列與級數
解題手法公式代入〔AI 推測〕
答案

$(4)$

單選題

詳解
設首項為 $a_1$,公比為 $r$。根據題意: 1. 前 $10$ 項的和為 $$S_{10} = a_1 + a_2 + \dots + a_{10} = 80$$。 2. 前 $5$ 個奇數項的和為 $$S_{\text{odd}} = a_1 + a_3 + a_5 + a_7 + a_9 = 120$$。 3. 我們知道前 $10$ 項可以分為奇數項與偶數項之和: $$S_{10} = (a_1 + a_3 + a_5 + a_7 + a_9) + (a_2 + a_4 + a_6 + a_8 + a_{10})$$。 因為 $$a_{2n} = r \cdot a_{2n-1}$$,故偶數項之和為: $$a_2 + a_4 + a_6 + a_8 + a_{10} = r(a_1 + a_3 + a_5 + a_7 + a_9) = r \cdot S_{\text{odd}}$$。 4. 代入公式 $$S_{10} = S_{\text{odd}} + r \cdot S_{\text{odd}} = S_{\text{odd}}(1 + r)$$: $$80 = 120(1 + r) \implies 1 + r = \dfrac{80}{120} = \dfrac{2}{3} \implies r = -\dfrac{1}{3}$$。 5. 由前 $5$ 個奇數項的和公式,這 $5$ 項組成首項為 $a_1$,公比為 $r^2 = \dfrac{1}{9}$ 的等比級數: $$S_{\text{odd}} = a_1 \cdot \dfrac{1 - (r^2)^5}{1 - r^2} = a_1 \cdot \dfrac{1 - (1/9)^5}{1 - 1/9} = 120$$。 代入計算: $$a_1 \cdot \dfrac{1 - 1/59049}{8/9} = 120 \implies a_1 \cdot \left(\dfrac{59048}{59049}\right) \cdot \left(\dfrac{9}{8}\right) = 120$$, $$a_1 \cdot \left(\dfrac{7381}{6561}\right) = 120 \implies a_1 = 120 \cdot \left(\dfrac{6561}{7381}\right) \approx 106.67$$。 6. 因此,首項 $a_1$ 的正確範圍為 $$100 \le a_1 < 110$$。 故選 $(4)$。

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。