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114分科測驗數學甲試卷-11

坐標平面上有一平行四邊形 \( \Gamma \),其中兩邊所在的直線與 \( 5x-y=0 \) 平行,另兩邊所在的直線與 \( 3x-2y=0 \) 垂直。令 \( \Gamma \) 的兩對角線交點為 \( Q \)。已知 \( \Gamma \) 有一頂點 \( P \),滿足 \( \overrightarrow{PQ} = (10,-1) \),則 \( \Gamma \) 的面積為為__________。

答案

204
設兩鄰邊向量:
\( \vec{u} \parallel 5x-y=0 \Rightarrow \vec{u} = b(1,5) \)
\( \vec{v} \perp 3x-2y=0 \Rightarrow \vec{v} = a(3,-2) \)
對角線向量和:\( \vec{u} + \vec{v} = 2\overrightarrow{PQ} = (20,-2) \)
解 \( (3a+b, -2a+5b) = (20,-2) \) 得 \( a=6, b=2 \)
面積 =\( |\begin{vmatrix}2&10 \\ 18&-12 \end{vmatrix}| = |2 \cdot (-12) - 10 \cdot 18| = |-24 - 180| = 204 \) 報錯
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114分科測驗數學甲試卷-12

某商店以抽獎方式販售公仔,每次抽獎獨立且抽中機率為 \(\frac{2}{5}\)。參加者有兩種方式:方式一:先付225元得兩次抽獎機會,抽中即停止;兩次未抽中則多付75元得公仔。方式二:抽獎次數不限,每次付100元。問題12:若以方式一抽獎,則共需付300元才能得到一個公仔的機率為何?
(1) \(\left(\frac{2}{5}\right)^2\)
(2) \(\left(\frac{2}{5}\right)^3\)
(3) \(\left(\frac{3}{5}\right)^2\)
(4) \(\left(\frac{3}{5}\right)^3\)
(5) \(\left(\frac{2}{5}\right)\times\left(\frac{3}{5}\right)^2\)

答案

1. 付300元即先付225元兩次未抽中,再付75元,故機率為兩次未抽中的機率;
2. 每次未抽中機率 \(\frac{3}{5}\),兩次獨立,機率 \(\left(\frac{3}{5}\right)^2\)。答案:(3) \(\left(\frac{3}{5}\right)^2\) 報錯
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114分科測驗數學甲試卷-13

問題13:若以方式二抽獎直到抽中為止,試依期望值定義,使用 \(\sum\) 符號表示所需抽獎次數的期望值,並求其值。

答案

1. 設抽獎次數 \(X\),\(P(X=k)=\left(\frac{3}{5}\right)^{k-1}\cdot\frac{2}{5}\)(\(k=1,2,\dots\));
2. 期望值 \(E(X)=\sum_{k=1}^{\infty}k\cdot\left(\frac{3}{5}\right)^{k-1}\cdot\frac{2}{5}\);
3. 由幾何分布期望值公式 \(E(X)=\frac{1}{p}=\frac{5}{2}\)。答案:\(\sum_{k=1}^{\infty}k\cdot\left(\frac{3}{5}\right)^{k-1}\cdot\frac{2}{5}\),值為 \(\frac{5}{2}\) 報錯
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114分科測驗數學甲試卷-14

問題14:假設花費金額不設限直到得到公仔為止,試分別求出兩種抽獎方式得到一個公仔所需付金額的期望值,並比較大小。

答案

1. 方式一:設金額 \(Y_1\),\(Y_1=225\)(至少一次抽中)機率 \(1-\left(\frac{3}{5}\right)^2=\frac{16}{25}\),\(Y_1=300\) 機率 \(\frac{9}{25}\),\(E(Y_1)=225\times\frac{16}{25}+300\times\frac{9}{25}=252\);
2. 方式二:金額 \(Y_2=100X\),\(E(Y_2)=100\times\frac{5}{2}=250\);
3. 故 \(E(Y_1)>E(Y_2)\)。答案:方式一期望252元,方式二期望250元,方式一期望大於方式二 報錯
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114分科測驗數學甲試卷-15

設實係數多項式函數 \(f(x)=3ax^2+(1-a)\),其中 \(-\frac{1}{2}\leq a\leq1\)。在坐標平面上,令 \(\Gamma\) 為 \(y=f(x)\) 與 \(x\) 軸在 \(-1\leq x\leq1\) 所圍的區域。問題15:證明當 \(-1\leq x\leq1\) 時,\(f(x)\geq0\) 皆成立。

答案

1. 當 \(a=0\) 時,\(f(x)=1\geq0\);
2. 當 \(a>0\) 時,\(f(x)\) 開口向上,最小值在 \(x=0\),\(f(0)=1-a\),由 \(a\leq1\) 得 \(1-a\geq0\);
3. 當 \(a<0\) 時,\(f(x)\) 開口向下,最大值在端點,\(f(\pm1)=3a+1-a=2a+1\),由 \(a\geq-\frac{1}{2}\) 得 \(2a+1\geq0\),故 \(f(x)\geq0\)。答案:證明如上,\(f(x)\geq0\) 在 \(-1\leq x\leq1\) 成立 報錯
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114分科測驗數學甲試卷-16

問題16:證明對於所有 \(a\in[-\frac{1}{2},1],\Gamma\) 的面積皆為2。

答案

1. 面積 \(S=\int_{-1}^{1}f(x)dx=\int_{-1}^{1}[3ax^2+(1-a)]dx\);
2. 計算積分:\(\int_{-1}^{1}3ax^2dx=3a\cdot\frac{2}{3}=2a\),\(\int_{-1}^{1}(1-a)dx=2(1-a)\);
3. 故 \(S=2a+2(1-a)=2\),與 \(a\) 無關。答案:積分計算得面積為2,與 \(a\) 無關,故所有 \(a\) 對應面積皆為2 報錯
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114分科測驗數學甲試卷-17

問題17:令 \(V\) 為 \(\Gamma\) 繞 \(x\) 軸旋轉所得旋轉體的體積。試問對所有 \(a\in[-\frac{1}{2},1],V\) 是否都相等?若相等,求其值;若不相等,求 \(V\) 最大值及對應 \(a\)。

答案

1. 體積 \(V=\pi\int_{-1}^{1}[f(x)]^2dx=\pi\int_{-1}^{1}[9a^2x^4+6a(1-a)x^2+(1-a)^2]dx\);
2. 計算得 \(V=\pi\left(\frac{18}{5}a^2+\frac{4}{3}a(1-a)+2(1-a)^2\right)\),與 \(a\) 有關;
3. 化簡為二次函數,求 \(a\in[-\frac{1}{2},1]\) 最值,得 \(a=-\frac{1}{2}\) 時 \(V\) 最大,值為 \(\frac{49\pi}{15}\)。答案:不相等,\(a=-\frac{1}{2}\) 時最大值 \(\frac{49\pi}{15}\)","否 報錯
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