84 指考數學甲 第 12 題
📅 84 年 📝 指考數學甲 第 12 題 題型:選填 課綱:99課綱
$\Delta ABC$ 的三頂點坐標為 $A(2,-3,5)$,$B(3,0,10)$,$C(x,y,0)$,則使 $\Delta ABC$ 的周長為最小的 $C$ 點坐標為________________。
解析附圖一
解析附圖一
解析附圖二
解析附圖二
unknown空間向量空間向量與空間中的直線與平面
答案

$\left(\dfrac{7}{3},-2,0\right)$

詳解
因為 $A(2,-3,5)$ 與 $B(3,0,10)$ 的 $z$ 坐標均大於 $0$,它們在平面 $z=0$(即 $xy$ 平面)的同側。而 $C(x,y,0)$ 位於 $z=0$ 平面上。 使 $\Delta ABC$ 周長最小,由於邊 $\overline{AB}$ 長度固定,等同於求 $\overline{CA} + \overline{CB}$ 的最小值。 取點 $A(2,-3,5)$ 對平面 $z=0$ 的對稱點 $A'(2,-3,-5)$,此時 $\overline{CA} = \overline{CA'}$,故 $\overline{CA} + \overline{CB} = \overline{CA'} + \overline{CB}$。 當 $A', C, B$ 三點共線時,$\overline{CA'} + \overline{CB}$ 有最小值,此時 $C$ 點為直線 $A'B$ 與平面 $z=0$ 的交點。 直線 $A'B$ 的方向向量為 $\overset{\large\rightharpoonup}{A'B} = (3-2, 0-(-3), 10-(-5)) = (1, 3, 15)$。 直線 $A'B$ 的參數式為: $\begin{cases} x = 3 + t \\ y = 3t \\ z = 10 + 15t \end{cases}$,其中 $t$ 為實數。 將其代入平面 $z=0$,得 $10 + 15t = 0 \Rightarrow t = -\dfrac{2}{3}$。 代回參數式可得 $C$ 點坐標為 $\left(3 - \dfrac{2}{3}, 3\left(-\dfrac{2}{3}\right), 0\right) = \left(\dfrac{7}{3}, -2, 0\right)$。

題目來源:民國84年大學聯考數學科試題(自然組) 第12題(來源PDF第10頁)

資料版本:2026-07-03(commit e5fec3c2)

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