題目
已知 1/p + 1/q = 10,又 p、3、q 為等比數列,
則 p、q 的等差中項為何?
- (A) 5 ← 我選的
- (B) 10
- (C) 45 ← 正確答案
- (D) 50
我的答案:(A) 5沒把兩個條件連起來
正確答案:(C) 45pq = 9、p + q = 90 → 中項 = 45
錯在哪裡
這題的兩個條件,剛好各給你一半的資訊:
條件① 等比數列 → 給你「乘積 pq」
p、3、q 成等比 → 3² = pq → pq = 9
(等比中項的平方 = 前後兩項的乘積。)
條件② 1/p + 1/q = 10 → 通分後給你「和 p + q」
1/p + 1/q = (q + p) / (pq) = (p + q) / 9 = 10
→ p + q = 90
看到分數相加,第一件事就是通分!
通分之後,分子是「和」、分母是「積」,
剛好可以接上條件①給的 pq = 9。
最後:等差中項 = 兩數的平均。
等差中項 = (p + q) / 2 = 90 / 2 = 45
選 (A) 5 大概是算成了「等比中項 3 的某種變化」或直接猜。
這題完全不需要解出 p 和 q 各是多少,
只要「和」就夠了——這正是命題的巧妙處。
正確解法
Step 1 用等比數列求出「乘積」
p、3、q 成等比數列,3 是等比中項:
3² = p × q
pq = 9
等比中項的性質:中間項的平方 = 兩旁兩項的乘積。
Step 2 把 1/p + 1/q 通分
1/p + 1/q = q/(pq) + p/(pq) = (p + q) / (pq)
代入 pq = 9:
(p + q) / 9 = 10
p + q = 90
Step 3 求等差中項
兩數的等差中項 = 兩數的平均:
等差中項 = (p + q) / 2 = 90 / 2 = 45
答案 (C) 45。
檢查:p 和 q 真的存在嗎?
已知 p + q = 90、pq = 9,
p 和 q 是下列二次方程式的兩根:
x² − 90x + 9 = 0
判別式:
D = 90² − 4(9) = 8100 − 36 = 8064 > 0
D > 0 → 有兩個相異實根 → p、q 確實存在 ✓
x = (90 ± √8064) / 2 ≈ 89.9 或 0.1
(兩數一個很大、一個很小,乘積才會只有 9。)
兩種「中項」千萬別搞混
| | 等差中項 | 等比中項 |
| 定義 | a、m、b 成等差 | a、m、b 成等比 |
| 公式 | m = (a + b) / 2(算術平均) | m² = ab(幾何平均) |
| 用「和」還是「積」 | 和 | 積 |
| 本題 | 要求的答案 = 90/2 = 45 | 題目給的 3 → pq = 9 |
本題最妙的地方:等比中項給你「積」,
通分後又需要「積」;等差中項要「和」,通分後剛好求出「和」。
兩個條件像齒輪一樣互相咬合。
要記住的觀念
- 等差中項 = (a + b) / 2(兩數平均)。
- 等比中項:m² = ab,所以 m = ±√(ab)。
注意等比中項有正負兩個可能(本題直接給了 3,所以不用考慮)。
- 看到 1/p + 1/q,立刻通分:
1/p + 1/q = (p + q) / (pq)
分子是和、分母是積——這是連結兩個條件的橋樑。
- 很多題目不需要解出 p、q 各是多少,
只要知道「和」與「積」就能回答。不要無謂地去解二次方程式。
- 和與積的關係:p、q 是 x² − (p+q)x + pq = 0 的兩根。
「和的相反數是一次項係數、積是常數項」(韋達定理)。
- 題目問「等差中項」不是問 p 或 q,
算出 p + q = 90 後別忘了除以 2。
等差中項與等比中項的口訣
等「差」中項 → 用「加減」→ 相加除以 2
a、m、b 等差 ⟺ m − a = b − m ⟺ 2m = a + b
等「比」中項 → 用「乘除」→ 相乘開根號
a、m、b 等比 ⟺ m/a = b/m ⟺ m² = ab
兩者的推導方式完全平行:
・等差看「差相等」→ 移項得到「和」
・等比看「比相等」→ 交叉相乘得到「積」
記住這個對應,就不會把公式記反。
常見錯誤是把等比中項寫成 (a+b)/2 —— 那是等差中項!
類題自我檢測
1. 若 1/p + 1/q = 5,且 p、4、q 成等比數列,求 p、q 的等差中項。
2. 若 p、q 的等差中項是 10、等比中項是 6,求 1/p + 1/q。
3. 若 2、m、8 成等比數列,m 可能是多少?
看解答
1. 等比中項 4 → pq = 4² = 16
(p + q)/16 = 5 → p + q = 80
等差中項 = 80 / 2 = 40
2. 等差中項 10 → p + q = 20;等比中項 6 → pq = 36
1/p + 1/q = (p+q)/(pq) = 20/36 = 5/9
3. m² = 2 × 8 = 16 → m = 4 或 m = −4
兩個都對!(2, 4, 8 公比 2;2, −4, 8 公比 −2)
等比中項有正負兩個答案,這是很容易漏掉的地方。
我的原始作答
作答欄填了 (A) 5,紅筆訂正為 (C) 45。
草稿上寫了 1/9,還有 1 2 3 4 5 和 a₁ a₂ a₃ … a₂₇ a₂₅ a₂₉ 等等——
看起來是在把數列的項一個一個列出來嘗試,
這在「求某一項」的題目有用,但本題不需要。
那個 1/9 其實非常接近答案!
因為 pq = 3² = 9,你已經算出了等比中項給的資訊。
接下來只差一步:把 1/p + 1/q 通分。
1/p + 1/q = (p + q)/(pq) = (p + q)/9 = 10
↑分子是「和」 ↑分母是「積」= 9
⟹ p + q = 90
⟹ 等差中項 = 90 ÷ 2 = 45
整題就只有這三行。
建議建立這兩個反射動作:
①
看到「x、m、y 成等比」→ 立刻寫下 m² = xy
②
看到 1/p + 1/q → 立刻通分成 (p+q)/(pq)
這兩個動作做完,兩個條件就自動接上了——
一個提供分母(積),一個要求分子(和),
而題目要的等差中項又剛好只需要「和」。
核心提醒:不要急著解出 p 和 q。
本題的 p、q 其實是 x² − 90x + 9 = 0 的兩根(約 89.9 和 0.1),
數字很醜,
解出來反而更容易算錯。
「只求和、只求積」是數列與方程式題目非常重要的省力思維。
複習標記
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