084_02M_q04
84 學測數學 第 4 題
📅 84 年 📝 學測數學 第 4 題 題型:單選 課綱:99課綱
以下選項所列的各平面,那一個平面與球 $x^2 + y^2 + z^2 - 2x + 4y + 2z - 19 = 0$ 相交所成的圓之面積最大?
  1. $x + y + z = 0$
  2. $z = -1$
  3. $y = 1$
  4. $x = 2$
  5. $x = 2y$
空間幾何,球面方程式空間向量與空間中的直線與平面
答案

$(2)$

單選題

詳解
首先,將球的方程式進行配方以求出球心坐標: $$x^2 + y^2 + z^2 - 2x + 4y + 2z - 19 = 0 \implies (x - 1)^2 + (y + 2)^2 + (z + 1)^2 = 25$$ 由此可知,球心坐標為 $C(1, -2, -1)$,球半徑為 $R = 5$。 平面與球相交所成的圓面積若要最大,代表該平面與球心的距離 $d$ 必須最小(即 $d = 0$,表示平面通過球心 $C$)。 我們將球心 $C(1, -2, -1)$ 的坐標分別代入各選項平面方程式以進行檢驗: - (A) $x + y + z = 1 + (-2) + (-1) = -2 \neq 0$ - (B) $z = -1 \implies -1 = -1$(符合,平面通過球心 $C$,距離 $d=0$) - (C) $y = 1 \implies -2 \neq 1$ - (D) $x = 2 \implies 1 \neq 2$ - (E) $x = 2y \implies 1 \neq 2(-2) = -4$ 因此,僅有平面 $z = -1$ 通過球心,其與球相交所得的截圓面積最大(為大圓)。故選 $(2)$。

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。