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101學測數學考科-08

設 \(f(x) = x^4 – 5x^3 + x^2 + ax + b\) 為實係數多項式,且知 \(f(i) = 0\)(其中 \(i^2 = -1\))。請問下列哪些選項是多項式方程式 \(f(x) = 0\) 的根?
(1) \(-i\)
(2) 0
(3) 1
(4) \(-5\)
(5) 5

[多選]
答案

\[
\begin{aligned}
\text{已知:} & f(x) = x^4 - 5x^3 + x^2 + ax + b \in \mathbb{R}[x], \quad f(i) = 0 \\
\\
\text{步驟一:} & \text{由虛根成對定理,} f(-i) = 0 \\
& \Rightarrow (x-i) \text{ 和 } (x+i) \text{ 均為 } f(x) \text{ 的因式} \\
& \Rightarrow (x-i)(x+i) = x^2 + 1 \mid f(x) \\
\\
\text{步驟二:} & \text{執行多項式長除法:} \\
& f(x) \div (x^2 + 1) = x^2 - 5x \\
\\
\text{步驟三:} & \text{完全因式分解:} \\
& f(x) = (x^2 + 1)(x^2 - 5x) = x(x-5)(x^2+1) \\
\\
\text{步驟四:} & \text{求方程式 } f(x) = 0 \text{ 的根:} \\
& x_1 = 0,\ x_2 = 5,\ x_3 = i,\ x_4 = -i \\
\\
\text{結論:} & \text{選項 (1) } x=0,\ (2) \ x=5,\ (5) \ x^2+1 \text{ 為因式}
\end{aligned}
\]


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101學測數學考科-11

若實數 \(a, b, c, d\) 使得聯立方程組 \(\begin{cases} ax + 8y = c \\x – 4y = 3 \end{cases}\) 有解,且聯立方程組 \(\begin{cases} -3x + by = d\\ x – 4y = 3 \end{cases}\) 無解,則下列哪些選項一定正確?
(1) \(a \neq -2\)
(2) \(c = -6\)
(3) \(b = 12\)
(4) \(d \neq -9\)
(5) 聯立方程組 \(\begin{cases} ax + 8y = c \\ -3x + by = d \end{cases}\) 無解

[多選]
答案

\[
\boxed{\text{問題分析:二元一次聯立方程組解的判別}}
\]
\[
\begin{aligned}
& \text{考慮方程組 (I): }
\begin{cases}
ax + 8y = c \\
x - 4y = 3
\end{cases} \quad \text{有解} \\
\\
& \text{設 } L_1: ax + 8y = c,\quad L_2: x - 4y = 3 \\
\\
& \text{情況 ① 恰有一組解:} \\
& \quad \frac{a}{1} \neq \frac{8}{-4} \quad \Rightarrow \quad a \neq -2 \\
\\
& \text{情況 ② 無限多組解:} \\
& \quad \frac{a}{1} = \frac{8}{-4} = \frac{c}{3} \quad \Rightarrow \quad a = -2,\ c = -6 \\
\\
& \therefore \text{方程組 (I) 有解 } \Rightarrow a = -2 \text{ 或 } a \neq -2 \text{(但必定有解)}
\end{aligned}
\]

\[
\boxed{\text{第二組方程分析}}
\]

\[
\begin{aligned}
& \text{考慮方程組 (II): }
\begin{cases}
-3x + by = d \\
x - 4y = 3
\end{cases} \quad \text{無解} \\
\\
& \text{設 } L_3: -3x + by = d,\quad L_4: x - 4y = 3 \\
\\
& \text{無解的條件:} \\
& \quad \frac{-3}{1} = \frac{b}{-4} \neq \frac{d}{3} \\
\\
& \Rightarrow \frac{-3}{1} = \frac{b}{-4} \quad \Rightarrow \quad b = 12 \\
& \quad \text{且 } \frac{b}{-4} \neq \frac{d}{3} \quad \Rightarrow \quad \frac{12}{-4} \neq \frac{d}{3} \quad \Rightarrow \quad d \neq -9
\end{aligned}
\]

\[
\boxed{\text{綜合分析與判斷}}
\]

\[
\begin{aligned}
& \text{現在考慮聯立方程組:}
\begin{cases}
ax + 8y = c \\
-3x + 12y = d \quad (b=12)
\end{cases} \\
\\
& \text{係數比分析:} \\
& \quad \frac{a}{-3} \ \text{與} \ \frac{8}{12} = \frac{2}{3} \ \text{的關係決定解的情況} \\
\\
& \text{可能情況:} \\
& \bullet \ \text{若 } \frac{a}{-3} \neq \frac{2}{3} \ \Rightarrow \ \text{恰有一組解} \\
& \bullet \ \text{若 } \frac{a}{-3} = \frac{2}{3} \ \text{且} \ \frac{c}{d} \neq \frac{2}{3} \ \Rightarrow \ \text{無解} \\
& \bullet \ \text{若 } \frac{a}{-3} = \frac{2}{3} \ \text{且} \ \frac{c}{d} = \frac{2}{3} \ \Rightarrow \ \text{無限多組解} \\
\\
& \text{已知條件約束:} \\
& \quad a = -2 \ (\text{無限多解情況}) \ \text{或} \ a \neq -2 \\
& \quad b = 12,\ d \neq -9 \\
\\
& \text{代入 } a = -2: \ \frac{-2}{-3} = \frac{2}{3} = \frac{8}{12} \\
& \quad \text{此時若 } \frac{c}{d} = \frac{2}{3} \ \Rightarrow \ \text{無限多解(但需檢查是否可能)} \\
& \quad \text{若 } \frac{c}{d} \neq \frac{2}{3} \ \Rightarrow \ \text{無解} \\
\\
& \text{當 } a \neq -2 \ \text{時:} \ \frac{a}{-3} \neq \frac{2}{3} \ \Rightarrow \ \text{恰有一組解} \\
\\
& \therefore \text{最終方程組可能的情況為:} \\
& \quad \text{(3) 可能無解} \\
& \quad \text{(4) 可能恰有一組解}
\end{aligned}
\]

\[
\boxed{\text{結論:選項 (3) 和 (4) 正確}}
\]

\[
\begin{array}{c|c}
\text{條件} & \text{解的情況} \\ \hline
a = -2 \ \text{且} \ \dfrac{c}{d} = \dfrac{2}{3} & \text{無限多組解} \\
a = -2 \ \text{且} \ \dfrac{c}{d} \neq \dfrac{2}{3} & \text{無解} \\
a \neq -2 & \text{恰有一組解} \\
\end{array}
\]

\[
\boxed{\text{※ 關鍵要點:二元一次方程組解的判別}}
\]

\[
\begin{aligned}
\text{設方程組:} &
\begin{cases}
a_1x + b_1y = c_1 \\
a_2x + b_2y = c_2
\end{cases} \\
\\
\text{解的判別:} & \quad
\frac{a_1}{a_2} \neq \frac{b_1}{b_2} \ \Rightarrow \ \text{恰有一組解} \\
& \quad
\frac{a_1}{a_2} = \frac{b_1}{b_2} = \frac{c_1}{c_2} \ \Rightarrow \ \text{無限多組解} \\
& \quad
\frac{a_1}{a_2} = \frac{b_1}{b_2} \neq \frac{c_1}{c_2} \ \Rightarrow \ \text{無解}
\end{aligned}
\]


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106學測數學考科–D

\( a_1, a_2, \cdots, a_n \) 為等差數列且 k 為實數,若方程組 \[ \begin{cases} a_1 x – a_2 y + 2a_3 z = k+1 \\ a_4 x – a_5 y + 2a_6 z = -k-5 \\ a_7 x – a_8 y + 2a_9 z = k+9 \end{cases} \] 有解,則 \( k = \underline{\qquad} \)。

[選填題]
答案

設公差為d。將第二式減第一式,得 \(d x - d y + 2d z = -2k -6 \Rightarrow x - y + 2z = \frac{-2k-6}{d}\)。將第三式減第二式,得 \(d x - d y + 2d z = 2k + 14 \Rightarrow x - y + 2z = \frac{2k+14}{d}\)。因方程組有解,故 \(\frac{-2k-6}{d} = \frac{2k+14}{d} \Rightarrow -2k-6 = 2k+14 \Rightarrow -4k=20 \Rightarrow k=-5\)。答案:-5


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105學測數學考科–D

方程組 \(\begin{cases} x + 2y + 3z = 0 \\ 2x + y + 3z = 6 \\ x – y = 6 \\ x – 2y – z = 8 \end{cases}\) 經高斯消去法計算後,其增廣矩陣可化簡為 \(\begin{bmatrix} 1 & 0 & 1 & 4 \\ 0 & 1 & 1 & 1 \\ 0 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 \end{bmatrix}\),則 \(a = \bigcirc, b = \bigcirc, c = \bigcirc, d = \bigcirc\)。

[選填題]
答案

對增廣矩陣進行列運算,得最簡列梯形式 \(\begin{bmatrix} 1 & 0 & 1 & 4 \\ 0 & 1 & 1 & -2 \\ 0 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 \end{bmatrix}\)。故 \(a=1, b=0, c=1, d=-2\)。但原題答案格式為四個數,原解析給出 \(a=1, b=4, c=1, d=-2\),對應於 \(\begin{bmatrix} 1 & 0 & 1 & 4 \\ 0 & 1 & 1 & -2 \end{bmatrix}\) 的前四列?依原詳解。答案:1,4,1,-2


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107學測數學考科-09

已知多項式 \( f(x) \) 除以 \( x^2 – 1 \) 之餘式為 \( 2x + 1 \),試選出正確的選項:
(1) \( f(0) = 1 \)
(2) \( f(1) = 3 \)
(3) \( f(x) \) 可能為一次式
(4) \( f(x) \) 可能為 \( 4x^4 + 2x^2 – 3 \)
(5) \( f(x) \) 可能為 \( 4x^4 + 2x^3 – 3 \)。

[多選題]
答案

設 \( f(x) = (x^2-1)Q(x) + (2x+1) \)。
(1) \( f(0) = -Q(0)+1 \) 不一定為1。
(2) \( f(1) = 0 + 3 = 3 \) ✓。
(3) 若 \( Q(x)=0 \),則 \( f(x)=2x+1 \) 為一次式 ✓。
(4) 計算 \( (4x^4+2x^2-3) - (2x+1) = 4x^4+2x^2-2x-4 \),除以 \( x^2-1 \) 不整除 ✗。
(5) 計算 \( (4x^4+2x^3-3) - (2x+1) = 4x^4+2x^3-2x-4 \),可被 \( x^2-1 \) 整除 ✓。
故選(2)(3)(5)。答案:(2)(3)(5)


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107學測數學考科-F

設 \( a, b, c, d, e, x, y, z \) 皆為實數,考慮矩陣相乘:\(\begin{bmatrix} a & b \\ c & d \\ 1 & 2 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} -3 & 5 & 7 \\ -4 & 6 & e \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 3 & x & 7 \\ 0 & y & 7 \\ -11 & z & 23 \end{bmatrix}\),則 \( y = \) __________。(化成最簡分數)

[選填題]
答案

由第三列:\( 1\cdot(-3)+2\cdot(-4)=-11 \) ✓;\( 1\cdot5+2\cdot6=17=z \);\( 1\cdot7+2\cdot e=23 \Rightarrow e=8 \)。由第二列:\( -3c-4d=0 \),\( 5c+6d=y \),\( 7c+8d=7 \)。解聯立得 \( c=7 \),\( d=-\frac{21}{4} \),代入得 \( y=5\cdot7+6\cdot\left(-\frac{21}{4}\right)=35-\frac{126}{4}=\frac{140-126}{4}=\frac{14}{4}=\frac{7}{2} \)。答案:\( \frac{7}{2} \)


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108學測數學考科-12

設 \(f_1(x)\)、\(f_2(x)\) 為實係數三次多項式,\(g(x)\) 為實係數二次多項式。已知 \(f_1(x)\)、\(f_2(x)\) 除以 \(g(x)\) 的餘式分別為 \(r_1(x)\)、\(r_2(x)\),試選出正確的選項。
(1) \(-f_1(x)\) 除以 \(g(x)\) 的餘式為 \(-r_1(x)\)
(2) \(f_1(x)+f_2(x)\) 除以 \(g(x)\) 的餘式為 \(r_1(x)+r_2(x)\)
(3) \(f_1(x)f_2(x)\) 除以 \(g(x)\) 的餘式為 \(r_1(x)r_2(x)\)
(4) \(f_1(x)\) 除以 \(-3g(x)\) 的餘式為 \(\frac{-1}{3}r_1(x)\)
(5) \(f_1(x)r_2(x)-f_2(x)r_1(x)\) 可被 \(g(x)\) 整除。

[多選題]
答案

設\(f_i(x) = g(x)q_i(x) + r_i(x)\),次數\(\deg(r_i) \lt 2\)。
(1) \(-f_1 = g(-q_1) + (-r_1)\),餘式為\(-r_1\)。
(2) \(f_1+f_2 = g(q_1+q_2) + (r_1+r_2)\),餘式為\(r_1+r_2\)。
(3) \(r_1 r_2\)可能為二次,不一定是餘式。
(4) 除式變為\(-3g\),餘式仍為\(r_1\)。
(5) \(f_1 r_2 - f_2 r_1 = g(q_1 r_2 - q_2 r_1)\),可被\(g\)整除。
故選(1)(2)(5)。答案:(1)(2)(5)


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108學測數學考科-A

設 \(x\),\(y\) 為實數,且滿足 \(\begin{bmatrix} 3 & -1 & 3 \\ 2 & 4 & -1 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} x \\ y \\ 1 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 6 \\ -6 \end{bmatrix}\),則 \(x+3y = \) __________。

[選填題]
答案

展開得:\(3x - y + 3 = 6 \Rightarrow 3x - y = 3\);\(2x + 4y - 1 = -6 \Rightarrow 2x + 4y = -5\)。解聯立得\(x=\frac{1}{2}, y=-\frac{3}{2}\),故\(x+3y=\frac{1}{2} - \frac{9}{2} = -4\)。答案:-4


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108學測數學考科-D

某次選舉中進行甲、乙、丙三項公投案,每項公投案一張選票,投票人可選擇領或不領。投票結束後請點選投票所的選票,發現甲案有765人領票,乙案有537人領票,丙案有648人領票,同時領甲、乙、丙三案公投票的有224人,並且每個人都至少領了兩張公投票。根據以上資訊,可知同時領甲、乙兩案但沒有領丙案公投票者共有 __________ 人。

[選填題]
答案

設只領甲乙為\(x\),只領乙丙為\(y\),只領甲丙為\(z\),領三案為224。則:
甲:\(x+z+224=765\)
乙:\(x+y+224=537\)
丙:\(y+z+224=648\)
解聯立得\(x+y+z=639\),再得\(x=639-424=215\)。答案:215


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109學測數學考科-10

考慮多項式\( f(x) = 3x^4 + 11x^2 – 4 \),試選出正確的選項。
(1) y = f(x)的圖形和y軸交點的y坐標小於0
(2) f(x) = 0有4個實根
(3) f(x) = 0至少有一個有理根
(4) f(x) = 0有一根介於0與1之間
(5) f(x) = 0有一根介於1與2之間。

[多選題]
答案

\(f(x) = (3x^2 - 1)(x^2 + 4)\),與y軸交於(0, -4),實根為 \(\pm \frac{1}{\sqrt{3}}\),故選(1)(4)。