083_02M_q15
83 學測數學 第 15 題
📅 83 年 📝 學測數學 第 15 題 題型:選填 課綱:99課綱
若直線 $L : y = mx + 3$ 與圓 $x^2 + y^2 + 2x = 3$ 相切,則 $m = $ ____ 。
圓與直線,點到直線距離直線與圓圓與直線
解題手法設未知數〔AI 推測〕
答案

$\dfrac{-3 \pm 2\sqrt{6}}{3}$

選填題

詳解
我們利用「圓心到直線的距離等於半徑」的性質來求解: 1. **將圓的方程式配方**: $$x^2 + y^2 + 2x = 3 \implies (x^2 + 2x + 1) + y^2 = 3 + 1 \implies (x + 1)^2 + y^2 = 4$$ 由此可知,圓心為 $C(-1, 0)$,半徑 $r = 2$。 2. **整理直線方程式一般式**: $$L: mx - y + 3 = 0$$ 3. **利用點到直線距離公式**: 直線 $L$ 與圓相切,代表圓心 $C$ 到 $L$ 的距離 $d$ 必等於半徑 $r = 2$: $$d = \dfrac{|m(-1) - 0 + 3|}{\sqrt{m^2 + 1}} = 2 \implies \dfrac{|3 - m|}{\sqrt{m^2 + 1}} = 2$$ 將分母移項: $$|3 - m| = 2\sqrt{m^2 + 1}$$ 4. **兩邊平方求解 $m$**: $$(3 - m)^2 = 4\left(m^2 + 1\right) \implies 9 - 6m + m^2 = 4m^2 + 4$$ 將所有項移至右側整理: $$3m^2 + 6m - 5 = 0$$ 利用一元二次方程式公式解求 $m$: $$m = \dfrac{-6 \pm \sqrt{6^2 - 4 \times 3 \times (-5)}}{2 \times 3} = \dfrac{-6 \pm \sqrt{36 + 60}}{6} = \dfrac{-6 \pm \sqrt{96}}{6}$$ 簡化根式: $$\sqrt{96} = 4\sqrt{6} \implies m = \dfrac{-6 \pm 4\sqrt{6}}{6} = \dfrac{-3 \pm 2\sqrt{6}}{3}$$ 因此,相切時 $m = \dfrac{-3 \pm 2\sqrt{6}}{3}$。

題目來源:大學入學考試中心公開試題。

解析狀態:本解析由 AI 輔助產出,未經人工審核,非官方詳解,僅供學習參考。如與官方公告不同,請以官方公告為準。