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105_02M_q18
105 學測數學 第 18 題
📅 105 年
📝 學測數學
第 18 題
題型:選填
課綱:99課綱
設 $a$ 為一實數,已知在第一象限滿足聯立不等式 $\begin{cases} x - 3y \le a \\ x + 2y \le 14 \end{cases}$ 的所有點所形成之區域面積為 $\dfrac{213}{5}$ 平方單位,則 $a = \text{____}$。
二元一次不等式與可行解區域
線性規劃
不等式
圓與直線
解題手法
數形結合
〔AI 推測〕
答案
$6$
選填題
詳解
1. 該可行解區域位於第一象限($x \ge 0, y \ge 0$)。 2. 考慮邊界直線: - $$L_1: x - 3y = a$$ - $$L_2: x + 2y = 14$$。 $$L_2$$ 與兩坐標軸在第一象限圍成一個直角三角形,其頂點為 $O(0,0)$、$(14,0)$、$(0,7)$。 3. 直線 $$L_1: x - 3y = a$$ 與其他邊界的交點為: - 與 $x$ 軸($y = 0$)交於 $$A(a, 0)$$。 - 與 $$L_2$$ 的交點為 $I$。聯立方程式: $$\begin{cases} x - 3y = a \\ x + 2y = 14 \end{cases}$$。 兩式相減得 $$5y = 14 - a \implies y = \dfrac{14-a}{5}$$。 代回得 $$x = 14 - 2y = \dfrac{42+2a}{5}$$。 因此交點為 $$I\left(\dfrac{42+2a}{5}, \dfrac{14-a}{5}\right)$$。 4. 為了讓交點 $I$ 位於第一象限且區域有界,我們需要 $a \le 14$ 且 $a \ge 0$。此時,第一象限的區域為一個四邊形,其頂點為 $O(0,0)$、$P(0,7)$、$I$、和 $A(a,0)$。 5. 我們可以將此四邊形 $OPIA$ 分割為兩個以坐標軸為底邊的三角形: - 三角形 $OPI$:以 $$OP = 7$$ 為底,高為 $I$ 點的 $x$ 坐標: $$\text{面積}(OPI) = \dfrac{1}{2} \times 7 \times \left(\dfrac{42+2a}{5}\right) = \dfrac{294 + 14a}{10}$$。 - 三角形 $OAI$:以 $$OA = a$$ 為底,高為 $I$ 點的 $y$ 坐標: $$\text{面積}(OAI) = \dfrac{1}{2} \times a \times \left(\dfrac{14-a}{5}\right) = \dfrac{14a - a^2}{10}$$。 6. 四邊形總面積為兩三角形面積之和: $$\text{面積} = \dfrac{294 + 28a - a^2}{10}$$。 已知面積為 $$\dfrac{213}{5} = \dfrac{426}{10}\text{ 平方單位}$$: $$\dfrac{294 + 28a - a^2}{10} = \dfrac{426}{10} \implies a^2 - 28a + 132 = 0 \implies (a - 6)(a - 22) = 0$$。 7. 因為條件限制 $a \le 14$(以確保 $I$ 點在第一象限),故 $a = 22$ 不合。因此得出 $$a = 6$$。
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。