2019 年 DSE M2 歷屆試題:影片詳解

我們精選了 2019 年 DSE M2 試卷的 4 道題目,每題均附影片講解,請看看。

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2019 第 3 題 — 容器內液體深度的變率

在一個為時 24 小時的實驗開始時,容器內有 580 cm³ 液體。實驗期間 dV/dt = −2t,其中 V cm³ 為 t 小時後的體積。(a) 實驗結束時容器內是否仍有液體?(b) 已知 V = h² + 24h,其中 h cm 為液體深度,求 t = 18 時的 dh/dt。

深度 h 對時間 t 的圖像。曲線下降得越來越快;紅色切線顯示變率,在 t = 18(深度為 8 cm)時為每小時 −0.9 cm。到 t = 24 時仍剩少許液體。 自己試試 →
  1. (a) 積分:V = −t² + C,而 t = 0 時 V = 580,故 V = 580 − t²
  2. 當 t = 24:V = 580 − 576 = 4 > 0,故仍有液體
  3. (b) 當 t = 18:V = 580 − 324 = 256,故 h² + 24h − 256 = 0,(h − 8)(h + 32) = 0,h = 8
  4. dV/dt = (2h + 24)(dh/dt):−36 = 40 · dh/dt

答案: (a) 是,仍剩 4 cm³;(b) dh/dt = −0.9(每小時 cm)

2019 第 8 題 — 遞增函數及其拐點

函數 h(x) 定義於 x > 0,且 h′(x) = (2x² − 7x + 8)/x。(a) h(x) 是否遞增函數?(b) 曲線 H: y = h(x) 通過 (1, 3)。求 H 的方程及其拐點。

H 的切線永遠向上傾斜,所以函數是遞增的。斜率在拐點 (2, 8 ln 2 − 1) 最小,曲線在該處由向下凹變為向上凹。 自己試試 →
  1. (a) 2x² − 7x + 8 的 Δ = 49 − 64 < 0,故恆為正;由於 x > 0,h′(x) > 0。是,h(x) 為遞增函數
  2. (b) h′(x) = 2x − 7 + 8/x,故 h(x) = x² − 7x + 8 ln x + C
  3. 通過 (1, 3):1 − 7 + 0 + C = 3,故 C = 9
  4. h″(x) = 2 − 8/x² = 2(x − 2)(x + 2)/x² 在 x = 2 由負變正
  5. h(2) = 4 − 14 + 8 ln 2 + 9 = 8 ln 2 − 1

答案: (a) 是;(b) y = x² − 7x + 8 ln x + 9,拐點 (2, 8 ln 2 − 1)

2019 第 9 題 — 與兩條曲線相切的直線及其間的面積

設 Γ 為曲線 y = (1/3)√(12 − x²)(0 < x < 2√3),L 為 Γ 在 x = 3 的切線。(a) 求 L 的方程。(b) C 為曲線 y = √(4 − x²)(0 < x < 2),而 L 亦是 C 的切線。求(i) L 與 C 的切點;(ii) C 與 Γ 的交點;(iii) 由 L、C 及 Γ 所圍成區域的面積。

紅色直線與綠色圓弧相切於 (1, √3),與藍色橢圓弧相切於 (3, √3/3)。直線下方的橙色區域由一個切點填至另一個切點,並在兩曲線的交點 (√3, 1) 由圓弧轉為橢圓弧。 自己試試 →
  1. (a) 當 x = 3:y = √3/3,dy/dx = −x/(3√(12 − x²)) = −1/√3。故 L:y − √3/3 = −(x − 3)/√3,即 x + √3y − 4 = 0
  2. (b)(i) C 是圓 x² + y² = 4 的一部分。通過切點的半徑垂直於 L,故其斜率為 √3:y = √3x,得 (1, √3)
  3. (ii) 4 − x² = (12 − x²)/9 得 x² = 3:交點為 (√3, 1)
  4. (iii) 面積 = ∫₁³ (4 − x)/√3 dx − ∫₁^{√3} √(4 − x²) dx − ∫_{√3}³ (1/3)√(12 − x²) dx
  5. 第一個積分為 4√3/3。設 x = 2 sin θ,第二個積分為 [2θ + sin 2θ] 由 π/6 至 π/3 = π/3;設 x = 2√3 sin θ,第三個積分為 [2θ + sin 2θ] 由 π/6 至 π/3 = π/3
  6. 4√3/3 − π/3 − π/3 = 4√3/3 − 2π/3

答案: (a) x + √3y − 4 = 0;(b)(i) (1, √3);(ii) (√3, 1);(iii) 4√3/3 − 2π/3

2019 第 12 題 — 錐體體積及原點在平面上的投影

設 OA = i − 4j + 2k、OB = −5i − 4j + 8k 及 OC = −5i − 12j + tk,且 |AC| = |BC|。(a) 求 t。(b) 求 AB × AC。(c) 求錐體 OABC 的體積。(d) Π 為通過 A、B、C 的平面,與坐標軸相交於 P、Q、R,其中 OP = pi、OQ = qj、OR = rk;D 為 O 在 Π 上的投影。求 OD,並描述 D、O 與滿足 OE = (1/p)i + (1/q)j + (1/r)k 的點 E 之間的關係。

鏡頭環繞平面 Π。平面以通過三個軸截距的灰色三角形 PQR 表示,三角形 ABC(藍)在其上。紅色線段 OD 是由原點至該平面的垂線。 自己試試 →
  1. (a) |AC|² = 36 + 64 + (t − 2)²、|BC|² = 0 + 64 + (t − 8)²。令兩者相等:12t = 24,t = 2
  2. (b) AB = −6i + 6k、AC = −6i − 8j:AB × AC = 48i − 36j + 48k = 12(4i − 3j + 4k)
  3. (c) 體積 = (1/6)|OA · (AB × AC)| = (1/6)(48 + 144 + 96) = 48
  4. (d) Π:4x − 3y + 4z = 24(代入 A)。D 在通過 O 的法線上:OD = λ(4i − 3j + 4k),其中 41λ = 24
  5. 截距:p = 6、q = −8、r = 6,故 OE = (1/6)i − (1/8)j + (1/6)k = (1/24)(4i − 3j + 4k),與 OD 平行

答案: (a) t = 2;(b) 48i − 36j + 48k;(c) 48;(d) OD = (24/41)(4i − 3j + 4k);O、E、D 共線

如何使用這份 2019 年 DSE M2 題解

請先自行在紙上嘗試每一題,然後觀看動畫:每段影片都是該題的真實 GeoGebra 作圖,讓你在閱讀步驟之前先看到答案為何如此。點擊影片可在 SketchMath 開啟同一圖像,自行拖動或旋轉。想重溫相關理論,可參閱 DSE M2 筆記;其他年份見全部 M2 歷屆試題詳解。

每題均以我們自己的文字轉述,數據與 2019 年香港中學文憑考試數學延伸部分單元二試卷相同;題解及動畫由 SketchMath 編寫。

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