88 指考數學甲 第 8 題
📅 88 年 📝 指考數學甲 第 8 題 題型:選填 課綱:99課綱
在平面 $z=0$ 上有一圓,其圓心為 $(0,0,0)$,半徑為 $1$。今有一球,其球面含此圓及點 $(0,0,\sqrt{3})$,則此球之半徑為 _______。
球面半徑與球心定位空間幾何空間向量與空間中的直線與平面
解題手法設未知數〔AI 推測〕
答案

$\dfrac{2}{\sqrt{3}}$

詳解
因為球面包含平面 $z=0$ 上以 $(0,0,0)$ 為圓心、半徑為 $1$ 的圓,所以球心必在此圓的垂線上,即 $z$ 軸上。可設球心為 $(0,0,c)$,球半徑為 $R$。 因為球面通過圓上的一點 $(1,0,0)$,球心到該點的距離為球半徑: $R^2 = 1^2 + c^2 = 1 + c^2$ ——— (1) 又球面通過點 $(0,0,\sqrt{3})$,球心到該點的距離亦為球半徑: $R^2 = (\sqrt{3} - c)^2 = 3 - 2\sqrt{3}c + c^2$ ——— (2) 由 (1) 與 (2) 可得: $1 + c^2 = 3 - 2\sqrt{3}c + c^2 \Rightarrow 2\sqrt{3}c = 2 \Rightarrow c = \dfrac{1}{\sqrt{3}}$。 將 $c = \dfrac{1}{\sqrt{3}}$ 代回 (1): $R^2 = 1 + \left(\dfrac{1}{\sqrt{3}}\right)^2 = 1 + \dfrac{1}{3} = \dfrac{4}{3}$。 故此球之半徑為 $R = \dfrac{2}{\sqrt{3}}$。

題目來源:民國88年大學聯考數學科試題(自然組) 第8題(來源PDF第8頁)

資料版本:2026-07-04(commit 790505b5)

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