109_17B_q12
109 指考數學乙補考 第 12 題
📅 109 年 📝 指考數學乙補考 第 12 題 題型:非選 課綱:99課綱
等比數列 $\langle a_n \rangle$ 的前三項可表為 $\begin{cases} a_1 = x^2 + x + 3 \\ a_2 = 2x + 2 \\ a_3 = x + 2 \end{cases}$,其中 $x$ 為實數。試回答下列問題。 (1) 試求 $x$ 的所有可能值。(6 分) (2) 已知數列 $\langle a_n \rangle$ 的每一項都是有理數,試求 $x$ 的值及所對應的公比。(4 分) (3) 已知數列 $\langle a_n \rangle$ 並不是每一項都是有理數,試求 $x$ 的值及所對應的公比。(5 分)
數列級數數列與級數
解題手法分類討論〔AI 推測〕
答案

(1) $2$, $\frac{-1\pm\sqrt{5}}{2}$ (2) $x=2$, $r=\frac{2}{3}$ (3) $x=\frac{-1\pm\sqrt{5}}{2}$, $r=\frac{1\pm\sqrt{5}}{4}$

a2^2 = a1*a3 => (2x+2)^2 = (x^2+x+3)(x+2) => 4x^2+8x+4 = x^3+3x^2+5x+6 => x^3-x^2-3x+2=0. (x-2)(x^2+x-1)=0. x=2, x=(-1±\sqrt{5})/2.

詳解
(1) 因為 $\langle a_n \rangle$ 前三項成等比數列,由等比中項性質: $$a_2^2 = a_1 \cdot a_3 \Rightarrow (2x+2)^2 = (x^2 + x + 3)(x+2)$$ 展開並整理得: $$4x^2 + 8x + 4 = x^3 + 3x^2 + 5x + 6 \Rightarrow x^3 - x^2 - 3x + 2 = 0$$ 利用因式定理,代入 $x=2$ 可使多項式為 $0$,經因式分解得: $$(x-2)(x^2+x-1) = 0$$ 解得 $x = 2$ 或 $x = \frac{-1 \pm \sqrt{5}}{2}$。 (2) 若數列的每一項均為有理數:\ 當 $x = 2$ 時,$a_1 = 9, a_2 = 6, a_3 = 4$,此時公比 $r = \frac{6}{9} = \frac{2}{3}$。\ 因為首項與公比均為有理數,故數列每一項皆為有理數。\ 答:$x = 2$,公比 $r = \frac{2}{3}$。 (3) 若數列不都是有理數:\ 當 $x = \frac{-1 \pm \sqrt{5}}{2}$ 時,公比可表示為: $$r = \frac{a_3}{a_2} = \frac{x+2}{2(x+1)}$$ 由於 $x^2 + x - 1 = 0 \Rightarrow x^2 + x = 1$,將 $r$ 的分子分母同乘 $x$ 化簡: $$r = \frac{x^2+2x}{2(x^2+x)} = \frac{(1-x)+2x}{2(1)} = \frac{x+1}{2}$$ 將 $x = \frac{-1 \pm \sqrt{5}}{2}$ 代入: $$r = \frac{\frac{-1 \pm \sqrt{5}}{2} + 1}{2} = \frac{1 \pm \sqrt{5}}{4}$$ 答:$x = \frac{-1 \pm \sqrt{5}}{2}$,公比 $r = \frac{1 \pm \sqrt{5}}{4}$。 (註:JSON 的 \texttt{computed\_answer} 中誤填了 109\_07B 的答案(包含 $x=-1/2$, $r=-4/11$ 等),此為 109\_17B 的正確解析與解答。)

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。