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99 台灣大學微積分(B) 第 3 題

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99學年度 · 99台大微積分B · 第 3 題

題目

3. 設方程式 3−6x+6x2−4x3=03-6x+6x^2-4x^3=0 有 pp 個實根,且方程式 3−6x+6x2−4x3+2x4=03-6x+6x^2-4x^3+2x^4=0 有 qq 個實根。試求 (p,q)=(3)‾(p,q)=\underline{\quad(3)\quad}。

解答

解法一

思路

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  • 先由導數的正負判斷三次函數是否單調,便可數出實根個數。
  • 四次式可配成平方和,直接判斷它是否可能為零。

答題過程

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令 f(x)=3−6x+6x2−4x3f(x)=3-6x+6x^2-4x^3,則

f′(x)=−6(2x2−2x+1)<0.f'(x)=-6(2x^2-2x+1)<0.

ff 嚴格遞減,且三次多項式左右端的函數值分別趨向 +∞+\infty、−∞-\infty,故恰有一個實根,p=1p=1。

另一方面,

3−6x+6x2−4x3+2x4=2(x2−x)2+4(x−34)2+34>0.3-6x+6x^2-4x^3+2x^4 =2(x^2-x)^2+4\left(x-\frac34\right)^2+\frac34>0.

所以第二個方程沒有實根,q=0q=0。因此 (p,q)=(1,0)\boxed{(p,q)=(1,0)}。