112 學測數學A 詳解試題分析

巫老師幫同學整理了一份 112 學測數學A詳解,附上大考中心頒布的 112學測數學A試題,最底下有附上 112 學測數學五標。

112 學測數學A詳解,依巫老師的解題方法撰寫:每題先寫公式、再一步步代入;需要看圖才懂的題目附圖說明。

1 2 3 4 5 6
(4) (5) (4) (1) (2) (3)
7 8 9 10 11 12
(3)(5) (1)(4) (3)(5) (1)(3)(5) (2)(5) (1)(5)
13 14 15 16 17
80 \((3,-9)\) \(\frac34\) \(2\sqrt2\) \(5\sqrt2\)
18 19 20
(4) \(Q\left(-\frac{36}{25},\frac{48}{25}\right)\),\(\overrightarrow{BQ}=2\overrightarrow{AP}\) 距離 \(\frac{72}{25}\),面積 \(\frac{108}{25}\)

一、單選題

1. 【指數】

題目

若在計算器中鍵入某正整數 \(N\),接著連按「\(\sqrt{\ \ }\)」鍵(取正平方根)3 次,視窗顯示得到答案為 2,則 \(N\) 等於下列哪一個選項?

(1) \(2^3\)

(2) \(2^4\)

(3) \(2^6\)

(4) \(2^8\)

(5) \(2^{12}\)

答:(4)

詳解

1° 按 3 次 \(\sqrt{\ }\) \(\Rightarrow\) \(\Big(\big(N^{\frac12}\big)^{\frac12}\Big)^{\frac12}=N^{\frac18}=2\)

2° \(N=2^8\)

2. 【三角比】

題目

坐標平面上,以原點 \(O\) 為圓心、1 為半徑作圓,分別交坐標軸正向於 \(A\)、\(B\) 兩點。在第一象限的圓弧上取一點 \(C\) 作圓的切線分別交兩軸於點 \(D\)、\(E\),如圖所示。令 \(\angle OEC=\theta\),試選出為 \(\tan\theta\) 的選項。

(1) \(\overline{OE}\)

(2) \(\overline{OC}\)

(3) \(\overline{OD}\)

(4) \(\overline{CE}\)

(5) \(\overline{CD}\)

答:(5)

詳解

1° \(\overline{OC}=1\),切線 \(\perp\) 半徑 \(\Rightarrow\) \(\angle OCE=\angle OCD=90^\circ\)

2° \(\triangle OCE\):\(\tan\theta=\dfrac{\overline{OC}}{\overline{CE}}=\dfrac1{\overline{CE}}\),不是選項

3° \(\angle COD=90^\circ-\angle EOC=\theta\) \(\Rightarrow\) \(\triangle OCD\):\(\tan\theta=\dfrac{\overline{CD}}{\overline{OC}}=\overline{CD}\)

3. 【迴歸直線、對數】

題目

某生推導出兩物理量 \(s,t\) 應滿足一等式。為了驗證其理論,他做了實驗得到 15 筆兩物理量的數據 \((s_k,t_k)\),\(k=1,\cdots,15\)。老師建議他將其中的 \(t_k\) 先取對數,在坐標平面上標出對應的點 \((s_k,\log t_k)\),\(k=1,\cdots,15\),如圖所示;其中第一個數據為橫軸坐標,第二個數據為縱軸坐標。利用迴歸直線分析,某生印證了其理論。試問該生所得 \(s,t\) 的關係式最可能為下列哪一選項?

(1) \(s=2t\)

(2) \(s=3t\)

(3) \(t=10^s\)

(4) \(t^2=10^s\)

(5) \(t^3=10^s\)

答:(4)

詳解

1° 點 \((s,\log t)\) 大致落在過 \((0,0)\)、\((2,1)\) 的直線上 \(\Rightarrow\) \(\log t=\dfrac s2\)

2° 對數定義:\(t=10^{\frac s2}\) \(\Rightarrow\) \(t^2=10^s\)

4. 【排列組合】

題目

將數字 1、2、3、…、9 等 9 個數字排成九位數(數字不得重複),使得前 5 位從左至右遞增、且後 5 位從左至右遞減。試問共有幾個滿足條件的九位數?

(1) \(\dfrac{8!}{4!4!}\)

(2) \(\dfrac{8!}{5!3!}\)

(3) \(\dfrac{9!}{5!4!}\)

(4) \(\dfrac{8!}{5!}\)

(5) \(\dfrac{9!}{5!}\)

答:(1)

詳解

1° 第 5 位同時是遞增的最後、遞減的最前 \(\Rightarrow\) 最大的 9 一定在正中間

2° 剩下 8 個數字選 4 個放左邊(遞增只有一種排法),其餘 4 個放右邊(遞減也只有一種)

3° \(C^8_4=\dfrac{8!}{4!\,4!}\)

5. 【空間向量、行列式】

題目

已知坐標空間中 \(P\)、\(Q\)、\(R\) 為平面 \(2x-3y+5z=\sqrt{7}\) 上不共線三點。令 \(\overrightarrow{PQ}=(a_1,b_1,c_1)\),\(\overrightarrow{PR}=(a_2,b_2,c_2)\)。試選出下列行列式中絕對值為最大的選項。

(1) \(\begin{vmatrix}-1&1&1\\a_1&b_1&c_1\\a_2&b_2&c_2\end{vmatrix}\)

(2) \(\begin{vmatrix}1&-1&1\\a_1&b_1&c_1\\a_2&b_2&c_2\end{vmatrix}\)

(3) \(\begin{vmatrix}1&1&-1\\a_1&b_1&c_1\\a_2&b_2&c_2\end{vmatrix}\)

(4) \(\begin{vmatrix}-1&-1&1\\a_1&b_1&c_1\\a_2&b_2&c_2\end{vmatrix}\)

(5) \(\begin{vmatrix}-1&-1&-1\\a_1&b_1&c_1\\a_2&b_2&c_2\end{vmatrix}\)

答:(2)

詳解

1° 行列式 \(=\) 第一列 \(\cdot\big(\overrightarrow{PQ}\times\overrightarrow{PR}\big)\)

2° \(\overrightarrow{PQ}\times\overrightarrow{PR}\) 垂直平面 \(\Rightarrow\) \(\overrightarrow{PQ}\times\overrightarrow{PR}=k(2,-3,5)\),五個選項的 \(k\) 都一樣

3° 只要比 \(|\text{第一列}\cdot(2,-3,5)|\):

(1) \(|-2-3+5|=0\)

(2) \(|2+3+5|=10\)

(3) \(|2-3-5|=6\)

(4) \(|-2+3+5|=6\)

(5) \(|-2+3-5|=4\)

4° 第一列 \((1,-1,1)\) 和法向量夾角最小,絕對值最大

6. 【空間向量、期望值】

題目

坐標空間中,考慮邊長為 1 的正立方體,固定一頂點 \(O\)。從 \(O\) 以外的七個頂點隨機選取相異兩點,設此兩點為 \(P\)、\(Q\),試問所得的內積 \(\overrightarrow{OP}\cdot\overrightarrow{OQ}\) 之期望值為下列哪一個選項?

(1) \(\dfrac{4}{7}\)

(2) \(\dfrac{5}{7}\)

(3) \(\dfrac{6}{7}\)

(4) \(1\)

(5) \(\dfrac{8}{7}\)

答:(3)

詳解

1° 設 \(O\) 為原點,其他頂點坐標如圖

2° 內積只有 \(0\)、\(1\)、\(2\) 三種;\(P\) 依序固定,列出每個 \(Q\) 的內積:

內積 \(1\):共 12 組(例 \((1,0,0)\cdot(1,1,0)=1\))

內積 \(2\):共 3 組(\((1,1,0)\)、\((1,0,1)\)、\((0,1,1)\) 各和 \((1,1,1)\) 配對)

其餘 \(C^7_2-12-3=6\) 組內積 \(0\)

3° 期望值 \(=\dfrac{12\times1+3\times2}{C^7_2}=\dfrac{18}{21}=\dfrac67\)

二、多選題

7. 【數列】

題目

某公司有甲、乙兩新進員工,兩人同時間入職且起薪相同。公司承諾給甲、乙兩員工調薪的方式如下:

甲:工作滿 3 個月,下個月開始月薪增加 200 元;以後再每滿 3 個月皆依此方式調薪。

乙:工作滿 12 個月,下個月開始月薪增加 1000 元;以後再每滿 12 個月皆依此方式調薪。

根據以上敘述,試選出正確的選項。

(1) 甲工作滿 8 個月後,第 9 個月的月薪比第 1 個月的月薪增加 600 元

(2) 工作滿一年後,第 13 個月甲的月薪比乙的月薪高

(3) 工作滿 18 個月後,第 19 個月甲的月薪比乙的月薪高

(4) 工作滿 18 個月時,甲總共領到的薪水比乙總共領到的薪水少

(5) 工作滿兩年後,在第 3 年的 12 個月中,恰有 3 個月甲的月薪比乙的月薪高

答:(3)(5)

詳解

1° 甲在第 4、7、10、13、…個月各加 200;乙在第 13、25、…個月各加 1000

(1) 第 9 個月:只在第 4、7 月調過 2 次 \(\Rightarrow\) 多 400

(2) 第 13 個月:甲調 4 次多 800,乙多 1000

(3) 第 19 個月:甲調 6 次多 1200 \(>\) 乙 1000

(4) 只算多出來的部分,每段 3 個月分開加:

甲:\(3\times(200+400+600+800+1000)=9000\);乙:\(6\times1000=6000\) \(\Rightarrow\) 甲比較多

(5) 第 3 年乙都多 2000;甲逐季列出:第 25 月多 1600、第 28 月多 1800、第 31 月多 2000、第 34 月多 2200 \(\Rightarrow\) 只有第 34~36 月高於乙,恰 3 個月

8. 【機率】

題目

某抽獎遊戲單次中獎機率為 0.1,每次中獎與否皆為獨立事件。對每一正整數 \(n\),令 \(p_n\) 為玩此遊戲 \(n\) 次至少中獎 1 次的機率。試選出正確的選項。

(1) \(p_{n+1}>p_n\)

(2) \(p_3=0.3\)

(3) \(\langle p_n\rangle\) 為等差數列

(4) 玩此遊戲兩次以上,第一次未中獎且第二次中獎的機率等於 \(p_2-p_1\)

(5) 玩此遊戲 \(n\) 次且 \(n\ge 2\) 時,至少中獎 2 次的機率等於 \(2p_n\)

答:(1)(4)

詳解

1° 全 \(-\) 都沒中:\(p_n=1-0.9^n\)

(1) \(0.9^{n+1}<0.9^n\) \(\Rightarrow\) \(p_{n+1}>p_n\)

(2) \(p_3=1-0.729=0.271\)

(3) \(p_2-p_1=0.09\)、\(p_3-p_2=0.081\),差不固定

(4) \(0.9\times0.1=0.09=p_2-p_1\)

(5) 至少中 2 次 \(=1-0.9^n-C^n_1\cdot0.1\cdot0.9^{n-1}\);反例 \(n=2\):\(0.01\ne2p_2=0.38\)

9. 【等比數列、對數】

題目

設 \(a_1,a_2,a_3,\ldots,a_n\) 是首項為 3 且公比為 \(3\sqrt{3}\) 的等比數列。試選出滿足不等式

\[\log_3 a_1-\log_3 a_2+\log_3 a_3-\log_3 a_4+\ldots+(-1)^{n+1}\log_3 a_n>18\]

的項數 \(n\) 之可能選項。

(1) 23

(2) 24

(3) 25

(4) 26

(5) 27

答:(3)(5)

詳解

1° \(\log_3a_1=1\),\(\log_3 r=\log_3 3^{\frac32}=\dfrac32\)

2° 兩項一組:\(\log_3a_1-\log_3a_2=\log_3\dfrac{a_1}{a_2}=\log_3\dfrac1r=-\dfrac32\),每組都一樣

3° \(n\) 為偶數:和 \(=\dfrac n2\times\Big(-\dfrac32\Big)<0\),不可能 \(>18\) \(\Rightarrow\) 刪 (2)(4)

4° \(n\) 為奇數:前 \(n-1\) 項共 \(\dfrac{n-1}2\) 組,再加最後一項 \(\log_3a_n=\log_3(a_1r^{n-1})=1+\dfrac32(n-1)\)

\(\Rightarrow\) 和 \(=-\dfrac34(n-1)+1+\dfrac32(n-1)=1+\dfrac34(n-1)\)

5° 逐一代:\(n=23\):\(1+\dfrac{66}4=17.5\),不合;\(n=25\):\(1+18=19\),可以;\(n=27\):\(1+\dfrac{78}4=20.5\),可以

10. 【直線方程式】

題目

考慮坐標平面上的直線 \(L\):\(5y+(2k-4)x-10k=0\)(其中 \(k\) 為一實數),以及長方形 \(OABC\),其頂點坐標為 \(O(0,0)\)、\(A(10,0)\)、\(B(10,6)\)、\(C(0,6)\)。設 \(L\) 分別交直線 \(OC\)、直線 \(AB\) 於點 \(D\)、\(E\)。試選出正確的選項。

(1) 當 \(k=4\) 時,直線 \(L\) 通過點 \(A\)

(2) 若直線 \(L\) 通過點 \(C\),則 \(L\) 的斜率為 \(-\dfrac{5}{2}\)

(3) 若點 \(D\) 在線段 \(\overline{OC}\) 上,則 \(0\le k\le 3\)

(4) 若 \(k=\dfrac{1}{2}\),則線段 \(\overline{DE}\) 在長方形 \(OABC\) 內部(含邊界)

(5) 若線段 \(\overline{DE}\) 在長方形 \(OABC\) 內部(含邊界),則 \(L\) 的斜率可能為 \(\dfrac{3}{10}\)

答:(1)(3)(5)

詳解

1° 整理成 \((-4x+5y)+k(2x-10)=0\) \(\Rightarrow\) 不論 \(k\),\(L\) 都過 \(-4x+5y=0\) 與 \(2x-10=0\) 的交點 \((5,4)\)

(1) \(k=4\):\(5y+4x-40=0\),代 \(A(10,0)\):\(40-40=0\)

(2) 代 \(C(0,6)\):\(30-10k=0\) \(\Rightarrow\) \(k=3\),\(L\):\(2x+5y-30=0\),斜率 \(-\dfrac25\)

(3) 令 \(x=0\):\(5y=10k\) \(\Rightarrow\) \(y=2k\),\(0\le2k\le6\) \(\Rightarrow\) \(0\le k\le3\)

(4) \(k=\dfrac12\):\(5y-3x-5=0\),\(x=10\) 時 \(y=7>6\),\(E\) 跑出長方形

(5) \((5,4)\) 到四個角的斜率:\(C\):\(-\dfrac25\)、\(O\):\(\dfrac45\)、\(A\):\(-\dfrac45\)、\(B\):\(\dfrac25\) \(\Rightarrow\) 兩端都在範圍內要 \(-\dfrac25\le m\le\dfrac25\),\(\dfrac3{10}\) 在範圍內

11. 【矩陣、線性變換】

題目

坐標平面上,設 \(A\)、\(B\) 分別表示以原點為中心,順時針、逆時針旋轉 \(90^\circ\) 的旋轉矩陣。設 \(C\)、\(D\) 分別表示以直線 \(x=y\)、\(x=-y\) 為鏡射軸的鏡射矩陣。試選出正確的選項。

(1) \(A\)、\(C\) 將點 \((1,0)\) 映射到同一點

(2) \(A=-B\)

(3) \(C=D^{-1}\)

(4) \(AB=CD\)

(5) \(AC=BD\)

答:(2)(5)

詳解

1° 旋轉 \(\begin{bmatrix}\cos\theta&-\sin\theta\\\sin\theta&\cos\theta\end{bmatrix}\):\(A\) 代 \(-90^\circ\)、\(B\) 代 \(90^\circ\)

\(A=\begin{bmatrix}0&1\\-1&0\end{bmatrix}\),\(B=\begin{bmatrix}0&-1\\1&0\end{bmatrix}\)

2° 鏡射 \(\begin{bmatrix}\cos2\theta&\sin2\theta\\\sin2\theta&-\cos2\theta\end{bmatrix}\):\(C\) 代 \(45^\circ\)、\(D\) 代 \(135^\circ\)

\(C=\begin{bmatrix}0&1\\1&0\end{bmatrix}\),\(D=\begin{bmatrix}0&-1\\-1&0\end{bmatrix}\)

(1) \(A\):\((1,0)\to(0,-1)\);\(C\):\((1,0)\to(0,1)\),不同點

(2) 由 1°,\(A=-B\)

(3) 鏡射的反矩陣是自己:\(D^{-1}=D=-C\ne C\)

(4) \(AB=I\),\(CD=\begin{bmatrix}-1&0\\0&-1\end{bmatrix}=-I\)

(5) \(AC=\begin{bmatrix}1&0\\0&-1\end{bmatrix}\),\(BD=\begin{bmatrix}1&0\\0&-1\end{bmatrix}\)

12. 【疊合、三角函數圖形】

題目

令 \(f(x)=\sin x+\sqrt{3}\cos x\),試選出正確的選項。

(1) 鉛直線 \(x=\dfrac{\pi}{6}\) 為 \(y=f(x)\) 圖形的對稱軸

(2) 若鉛直線 \(x=a\) 和 \(x=b\) 均為 \(y=f(x)\) 圖形的對稱軸,則 \(f(a)=f(b)\)

(3) 在區間 \([\,0\,,2\pi\,)\) 中僅有一個實數 \(x\) 滿足 \(f(x)=\sqrt{3}\)

(4) 在區間 \([\,0\,,2\pi\,)\) 中滿足 \(f(x)=\dfrac{1}{2}\) 的所有實數 \(x\) 之和不超過 \(2\pi\)

(5) \(y=f(x)\) 的圖形可由 \(y=4\sin^2\dfrac{x}{2}\) 的圖形經適當(左右、上下)平移得到

答:(1)(5)

詳解

1° 疊合:\(f(x)=2\Big(\dfrac12\sin x+\dfrac{\sqrt3}2\cos x\Big)=2\sin\Big(x+\dfrac\pi3\Big)\)

2° 對稱軸 \(=\) 最高點或最低點的 \(x\)

(1) \(x=\dfrac\pi6\):\(x+\dfrac\pi3=\dfrac\pi2\),最高點 \(\Rightarrow\) 是對稱軸

(2) \(a\) 取最高點、\(b\) 取最低點:\(f(a)=2\ne f(b)=-2\)

(3) \(\sin\Big(x+\dfrac\pi3\Big)=\dfrac{\sqrt3}2\),\(x+\dfrac\pi3\in\Big[\dfrac\pi3,\dfrac{7\pi}3\Big)\) \(\Rightarrow\) \(x+\dfrac\pi3=\dfrac\pi3,\dfrac{2\pi}3\) \(\Rightarrow\) \(x=0,\dfrac\pi3\),有 2 個

(4) \(\sin\Big(x+\dfrac\pi3\Big)=\dfrac14\) 不是特殊角,兩解對稱於最低點 \(x=\dfrac{3\pi}2-\dfrac\pi3=\dfrac{7\pi}6\) \(\Rightarrow\) \(x_1+x_2=\dfrac{7\pi}3>2\pi\)

(5) 半角:\(4\sin^2\dfrac x2=2-2\cos x=2\sin\Big(x-\dfrac\pi2\Big)+2\),振幅、週期都和 \(f\) 相同 \(\Rightarrow\) 平移可得

三、選填題

13. 【三元一次聯立】

題目

某間新開幕飲料專賣店推出果汁、奶茶、咖啡三種飲料,前 3 天各種飲料的銷售數量(單位:杯)與收入總金額(單位:元)如下表,例如第一天果汁、奶茶、咖啡的銷售量分別為 60 杯、80 杯與 50 杯,收入總金額為 12900 元。

已知同一種飲料每天的售價皆相同,則咖啡每杯的售價為 _____ 元。

果汁(杯) 奶茶(杯) 咖啡(杯) 收入總金額(元)
第 1 天 60 80 50 12900
第 2 天 30 40 30 6850
第 3 天 50 70 40 10800

答:80

詳解

1° 設果汁、奶茶、咖啡每杯 \(x\)、\(y\)、\(z\) 元,三式先約(同除 10):

\(\left[\begin{array}{ccc|c}6&8&5&1290\\3&4&3&685\\5&7&4&1080\end{array}\right]\)

2° 第一列 \(-\) 第二列 \(\times2\):\(0x+0y-z=-80\)

3° \(z=80\)

14. 【多項式除法】

題目

設 \(a,b\) 為實數(其中 \(a>0\)),若多項式 \(ax^2+(2a+b)x-12\) 除以 \(x^2+(2-a)x-2a\) 所得餘式為 6,則數對 \((a,b)=(\_\_\_\_\_,\_\_\_\_\_)\)。

答:a = 3,b = −9

詳解

1° 直接長除法:商 \(a\),餘式 \(\big[(2a+b)-a(2-a)\big]x+(2a^2-12)=(b+a^2)x+(2a^2-12)\)

2° 和餘式 6 比較係數:\(b+a^2=0\)、\(2a^2-12=6\)

3° \(a^2=9\),\(a>0\) \(\Rightarrow\) \(a=3\)(\(-3\) 不合)\(\Rightarrow\) \(b=-9\)

15. 【平面向量】

題目

設 \(O\)、\(A\)、\(B\) 為坐標平面上不共線三點,其中向量 \(\overrightarrow{OA}\) 垂直 \(\overrightarrow{OB}\)。若 \(C\)、\(D\) 兩點在直線 \(AB\) 上,滿足 \(\overrightarrow{OC}=\dfrac{3}{5}\overrightarrow{OA}+\dfrac{2}{5}\overrightarrow{OB}\)、\(3\overline{AD}=8\overline{BD}\),且 \(\overrightarrow{OC}\) 垂直 \(\overrightarrow{OD}\),則 \(\dfrac{\overline{OB}}{\overline{OA}}=\dfrac{\_\_\_\_\_}{\_\_\_\_\_}\)。(化為最簡分數)

答:3/4

詳解

1° \(3\overline{AD}=8\overline{BD}\) \(\Rightarrow\) \(AD:BD=8:3\),\(D\) 在 \(AB\) 延長線上(\(B\) 外側)

2° 外分點:\(\overrightarrow{OD}=\dfrac{8\overrightarrow{OB}-3\overrightarrow{OA}}5\)

3° \(\overrightarrow{OC}\cdot\overrightarrow{OD}=\dfrac1{25}\big(3\overrightarrow{OA}+2\overrightarrow{OB}\big)\cdot\big(8\overrightarrow{OB}-3\overrightarrow{OA}\big)=0\)

4° \(\overrightarrow{OA}\perp\overrightarrow{OB}\) \(\Rightarrow\) 交叉項 \(=0\),只剩 \(-\dfrac9{25}|\overrightarrow{OA}|^2+\dfrac{16}{25}|\overrightarrow{OB}|^2=0\)

5° \(\dfrac{|\overrightarrow{OB}|}{|\overrightarrow{OA}|}=\dfrac34\)

16. 【空間中的平面】

題目

令 \(E\):\(x+z=2\) 為坐標空間中過三點 \(A(2,-1,0)\)、\(B(0,1,2)\)、\(C(-2,1,4)\) 的平面。另有一點 \(P\) 在平面 \(z=1\) 上且其於 \(E\) 之投影點與 \(A\)、\(B\)、\(C\) 三點等距離。則點 \(P\) 與平面 \(E\) 的距離為 \(\_\_\_\_\_\sqrt{\_\_\_\_\_}\)。(化為最簡根式)

答:2√2

詳解

1° 投影點與 \(A\)、\(B\)、\(C\) 等距 \(\Rightarrow\) 投影點是 \(\triangle ABC\) 的外心 \(H\) \(\Rightarrow\) \(P\) 在過 \(H\)、垂直 \(E\) 的直線上

2° 這條直線 = \(AB\)、\(AC\) 中垂面的交線:

\(AB\) 中垂面:法向量 \(\overrightarrow{AB}=(-2,2,2)\parallel(1,-1,-1)\),過中點 \((1,0,1)\) \(\Rightarrow\) \(x-y-z=0\)

\(AC\) 中垂面:法向量 \(\overrightarrow{AC}=(-4,2,4)\parallel(2,-1,-2)\),過中點 \((0,0,2)\) \(\Rightarrow\) \(2x-y-2z=-4\)

3° 兩式相減 \(x-z=-4\),代回 \(y=-4\) \(\Rightarrow\) 參數式 \((t-4,\,-4,\,t)\)

4° \(z=1\) \(\Rightarrow\) \(P(-3,-4,1)\)

5° 距離 \(=\dfrac{|-3+1-2|}{\sqrt2}=\dfrac4{\sqrt2}=2\sqrt2\)

17. 【空間中的直線】

題目

坐標空間中有兩不相交直線 \(L_1:\begin{cases}x=1+t\\y=1-t\\z=2+t\end{cases}\),\(t\) 為實數、\(L_2:\begin{cases}x=2+2s\\y=5+s\\z=6-s\end{cases}\),\(s\) 為實數,另一直線 \(L_3\) 與 \(L_1\)、\(L_2\) 皆相交且垂直。若 \(P\)、\(Q\) 兩點分別在 \(L_1\)、\(L_2\) 上且與 \(L_3\) 之距離皆為 3,則 \(P\)、\(Q\) 兩點的距離為 \(\_\_\_\_\_\sqrt{\_\_\_\_\_}\)。(化為最簡根式)

答:5√2

詳解

1° 方向向量 \((1,-1,1)\cdot(2,1,-1)=2-1-1=0\) \(\Rightarrow\) \(L_1\perp L_2\)

2° 公垂線段 \(\overline{H_1H_2}\) = 兩歪斜線的距離:

過 \(L_2\) 作平面,法向量 \((1,-1,1)\times(2,1,-1)=(0,3,3)\parallel(0,1,1)\),代 \((2,5,6)\) \(\Rightarrow\) \(y+z=11\)

\(L_1\) 上 \((1,1,2)\) 到它的距離:\(\dfrac{|1+2-11|}{\sqrt2}=4\sqrt2\)

3° \(L_1\)、\(L_2\)、\(L_3\) 兩兩垂直 \(\Rightarrow\) \(\overline{PH_1}=\overline{QH_2}=3\),\(\overline{PQ}\) 是長方體對角線

4° \(\overline{PQ}^2=3^2+3^2+(4\sqrt2)^2=9+9+32=50\) \(\Rightarrow\) \(\overline{PQ}=5\sqrt2\)

第貳部分、混合題或非選擇題

18–20 題為題組

坐標平面上 \(O\) 為原點,給定 \(A(1,0)\)、\(B(-2,0)\) 兩點。另有兩點 \(P\)、\(Q\) 在上半平面,且滿足 \(\overline{AP}=\overline{OA}\)、\(\overline{BQ}=\overline{OB}\)、\(\angle POQ\) 為直角,如圖所示。令 \(\angle AOP=\theta\)。根據上述,試回答下列問題。

18. 【正弦定理】

題目

線段 \(\overline{OP}\) 長為下列哪一選項?(單選題,3 分)

(1) \(\sin\theta\)

(2) \(\cos\theta\)

(3) \(2\sin\theta\)

(4) \(2\cos\theta\)

(5) \(\cos2\theta\)

答:(4)

詳解

1° \(\overline{AP}=\overline{AO}=1\) \(\Rightarrow\) \(\angle APO=\theta\)、\(\angle A=180^\circ-2\theta\)

2° 正弦定理:\(\dfrac{\overline{OP}}{\sin(180^\circ-2\theta)}=\dfrac1{\sin\theta}\) \(\Rightarrow\) \(\overline{OP}=\dfrac{2\sin\theta\cos\theta}{\sin\theta}=2\cos\theta\)

19. 【三角比、倍角】

題目

若 \(\sin\theta=\dfrac{3}{5}\),試求點 \(Q\) 的坐標,並說明 \(\overrightarrow{BQ}=2\overrightarrow{AP}\)。(非選擇題,6 分)

答:Q(−36/25, 48/25)

詳解

1° 角度一路推:\(\angle QOB=180^\circ-90^\circ-\theta=90^\circ-\theta\)

2° \(\overline{BO}=\overline{BQ}=2\) \(\Rightarrow\) \(\angle BQO=90^\circ-\theta\) \(\Rightarrow\) \(\angle QBO=2\theta\)

3° \(Q=(-2+2\cos2\theta,\ 2\sin2\theta)\)

4° 倍角:\(\sin\theta=\dfrac35\)、\(\cos\theta=\dfrac45\) \(\Rightarrow\) \(\cos2\theta=1-2\cdot\dfrac9{25}=\dfrac7{25}\)、\(\sin2\theta=2\cdot\dfrac35\cdot\dfrac45=\dfrac{24}{25}\)

5° \(Q\Big(-2+\dfrac{14}{25},\ \dfrac{48}{25}\Big)=\Big(-\dfrac{36}{25},\ \dfrac{48}{25}\Big)\)

6° \(\angle QBO+\angle PAO=2\theta+(180^\circ-2\theta)=180^\circ\) \(\Rightarrow\) \(BQ\parallel AP\),且方向相同(都朝上半平面)

7° \(\overline{BQ}=2\)、\(\overline{AP}=1\) \(\Rightarrow\) \(\overrightarrow{BQ}=2\overrightarrow{AP}\)

(驗算:\(P=(2\cos\theta\cdot\cos\theta,\ 2\cos\theta\cdot\sin\theta)=\Big(\dfrac{32}{25},\dfrac{24}{25}\Big)\),\(\overrightarrow{AP}=\Big(\dfrac7{25},\dfrac{24}{25}\Big)\),\(\overrightarrow{BQ}=\Big(\dfrac{14}{25},\dfrac{48}{25}\Big)\))

20. 【三角形面積】

題目

(承 19 題)試求點 \(A\) 到直線 \(BQ\) 的距離,並求四邊形 \(PABQ\) 的面積。(非選擇題,6 分)

答:72/25,108/25

詳解

1° \(A\) 到直線 \(BQ\) 的距離 \(=\overline{AB}\sin\angle QBA=3\sin2\theta=3\cdot\dfrac{24}{25}=\dfrac{72}{25}\)

2° 由 19 題 \(BQ\parallel AP\) \(\Rightarrow\) \(PABQ\) 是梯形,兩底 \(\overline{AP}=1\)、\(\overline{BQ}=2\),高 \(\dfrac{72}{25}\)

3° 面積 \(=\dfrac12(1+2)\times\dfrac{72}{25}=\dfrac{108}{25}\)

112 學測數學A 五標

  • 頂標:11
  • 前標:9
  • 均標:7
  • 後標:5
  • 底標:4