86 指考數學甲 第 5 題
📅 86 年 📝 指考數學甲 第 5 題 題型:多選 課綱:99課綱
已知平面上一橢圓的兩焦點為 $(6,0)$ 及 $(0,8)$,長軸長為 $20$,則下列敘述哪些是正確的?
橢圓與兩焦點及中心位置圖
橢圓與兩焦點及中心位置圖
  1. $(3,4)$ 為橢圓的中心
  2. 短軸的斜率為 $\dfrac{3}{4}$
  3. $(9,-4)$ 為長軸上的一個頂點
  4. 橢圓與正 $x$ 軸只有一個交點
  5. 短軸之長為 $10\sqrt{3}$
unknown坐標幾何二次曲線
答案

$(1)(2)(3)(4)(5)$

詳解
設兩焦點為 $A(6,0)$ 與 $B(0,8)$。 兩焦點之距離為 $2c = \overline{AB} = \sqrt{(6-0)^2 + (0-8)^2} = 10$,解得 $c = 5$。 已知長軸長 $2a = 20$,解得 $a = 10$。 由橢圓不變量關係 $a^2 = b^2 + c^2$,得: $$b^2 = a^2 - c^2 = 10^2 - 5^2 = 75 \implies b = 5\sqrt{3}.$$ 下面逐一檢驗各選項: $(1)$ 正確:橢圓中心 $C$ 為兩焦點 $A$、$B$ 的中點: $$C = \left( \dfrac{6+0}{2}, \ \dfrac{0+8}{2} \right) = (3,4).$$ $(2)$ 正確:長軸所在的直線(即焦點連線 $AB$)之斜率為: $$m_{AB} = \dfrac{8-0}{0-6} = -\dfrac{4}{3}.$$ 因為短軸與長軸垂直,其斜率乘積為 $-1$,故短軸之斜率為 $\dfrac{3}{4}$。 $(3)$ 正確:設 $D$ 為長軸上的一頂點。自中心 $C$ 朝焦點 $A$ 延伸的向量為: $$\overset{\large\rightharpoonup}{CA} = A - C = (6-3, \ 0-4) = (3,-4).$$ 因為中心到頂點的距離為 $a=10$,中心到焦點的距離為 $c=5$,故頂點向量與焦點向量之關係為: $$\overset{\large\rightharpoonup}{CD} = \dfrac{a}{c} \overset{\large\rightharpoonup}{CA} = 2\overset{\large\rightharpoonup}{CA} = (6,-8).$$ 因此,長軸上的一個頂點 $D$ 坐標為: $$D = C + \overset{\large\rightharpoonup}{CD} = (3,4) + (6,-8) = (9,-4).$$ $(4)$ 正確:由圖形觀察,橢圓橫跨第一象限,且其左下側與正 $x$ 軸僅有一個交點。 $(5)$ 正確:短軸長為 $2b = 2 \times 5\sqrt{3} = 10\sqrt{3}$。 正確的敘述為 $(1)(2)(3)(4)(5)$。

題目來源:民國86年大學聯考數學科試題(自然組) 第5題(來源PDF第6頁)

資料版本:2026-07-04(commit 790505b5)

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