錯題解析

等比中項給 pq、通分給 p+q,兩個一起用

數學.第 4 冊.2026/07/29.第 01 題 | 主題:等比中項.等差中項.分式通分(素養題)

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?
  1. (A) 5 ← 我選的
  2. (B) 10
  3. (C) 45 ← 正確答案
  4. (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
題目原文

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 = 90pq = 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」
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

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 5a₁ 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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