87 指考數學乙 第 8 題
📅 87 年 📝 指考數學乙 第 8 題 題型:選填 課綱:99課綱
若三平面 $5x + y + 2z = -1$,$5x - 7y + z = -18$ 與 $3x - y + z = a$ 相交於一直線,則 $a = \underline{\ \ \ \ \ \ \ \ }$。
三平面相交空間幾何空間向量與空間中的直線與平面
解題手法公式代入參數化〔AI 推測〕
答案

$-4$

選填題

詳解
解法一(取交線上一點): 先求前兩平面 $E_1:5x+y+2z=-1$ 與 $E_2:5x-7y+z=-18$ 的交線上一點。令 $y=0$,則 $$\left\{\begin{array}{l}5x+2z=-1\\5x+z=-18\end{array}\right.$$ 兩式相減得 $z=17$,代回得 $x=-7$,所以交線上一點為 $P(-7,0,17)$。若第三平面 $E_3:3x-y+z=a$ 也通過同一交線,則 $P$ 在 $E_3$ 上,故 $$a=3(-7)-0+17=-4.$$ 解法二(消去法): 由前兩式相減,得 $8y+z=17$,所以 $z=17-8y$。代入第一式得 $5x+y+2(17-8y)=-1$,即 $5x-15y=-35$,所以 $x=3y-7$。交線上任一點可寫成 $$(x,y,z)=(3t-7,t,17-8t).$$ 代入第三平面: $$3(3t-7)-t+(17-8t)=9t-21-t+17-8t=-4,$$ 與 $t$ 無關,因此 $a=-4$。 解法三(線性組合法): 若三平面共交於一直線,第三個方程必須是前兩個方程的線性組合。設 $$(3,-1,1)=s(5,1,2)+t(5,-7,1).$$ 由 $s+t=\dfrac{3}{5}$ 與 $s-7t=-1$ 可得 $s=\dfrac{2}{5}$、$t=\dfrac{1}{5}$,且第三個係數也符合 $2s+t=1$。常數項同樣線性組合,因此 $$a=s(-1)+t(-18)=\dfrac{2}{5}(-1)+\dfrac{1}{5}(-18)=-4.$$

題目來源:民國87年大學聯考數學科試題(社會組) 第8題(來源PDF第10頁)

資料版本:2026-07-04(commit 790505b5)

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