88 指考數學乙 第 12 題
📅 88 年 📝 指考數學乙 第 12 題 題型:非選 課綱:99課綱
一. 如下圖所示,每個小方格的邊長為 $1$,圓 $O$ 的圓心為 $O$,半徑為 $\dfrac{1}{2}\overline{AO}$,$\overline{AC}$ 與 $\overline{BD}$ 均為圓 $O$ 的切線,切點分別為 $C$ 點與 $D$ 點。 (1) 試求 $\angle COD$。 (2) 求線段 $\overline{AC}$、圓弧 $\widehat{CD}$ 及線段 $\overline{DB}$ 的長度之和。
切線與圓弧附圖
切線與圓弧附圖
圓切線與弧長平面幾何圓與直線
解題手法數形結合對稱性〔AI 推測〕
答案

如下

詳解
(1) 設每個小方格的邊長為 $1$。由圖形可知,點 $A$ 與 圓心 $O$ 在網格上的水平距離為 $4$、垂直距離亦為 $4$。 因此: $$\overline{AO} = \sqrt{4^2 + 4^2} = 4\sqrt{2}$$ 圓 $O$ 的半徑為: $$\overline{OC} = \overline{OD} = \dfrac{1}{2}\overline{AO} = 2\sqrt{2}$$ 在直角三角形 $\Delta AOC$ 中,因為 $\overline{AC}$ 切圓 $O$ 於 $C$,所以 $\overline{AC} \perp \overline{OC}$。 且斜邊 $\overline{AO}$ 與一股 $\overline{OC}$ 長度比為: $$\overline{AO} : \overline{OC} = 4\sqrt{2} : 2\sqrt{2} = 2:1$$ 故 $\angle AOC = 60^\circ$。 同理,在直角三角形 $\Delta BOD$ 中,$\angle BOD = 60^\circ$。 因此: $$\angle COD = 180^\circ - \angle AOC - \angle BOD = 180^\circ - 60^\circ - 60^\circ = 60^\circ \ \left(\text{或 } \dfrac{\pi}{3} \text{ 弧度}\right)$$ (2) 由畢氏定理,切線段 $\overline{AC}$ 長為: $$\overline{AC} = \sqrt{\overline{AO}^2 - \overline{OC}^2} = \sqrt{(4\sqrt{2})^2 - (2\sqrt{2})^2} = \sqrt{32 - 8} = \sqrt{24} = 2\sqrt{6}$$ 由對稱性可知,另一切線段 $\overline{DB} = \overline{AC} = 2\sqrt{6}$。 圓弧 $\widehat{CD}$ 的長度為: $$\widehat{CD} = \overline{OC} \times \angle COD \text{ (弧度)} = 2\sqrt{2} \times \dfrac{\pi}{3} = \dfrac{2\sqrt{2}}{3}\pi$$ 故線段 $\overline{AC}$、圓弧 $\widehat{CD}$ 及線段 $\overline{DB}$ 的長度之和為: $$\overline{AC} + \widehat{CD} + \overline{DB} = 2\sqrt{6} + \dfrac{2\sqrt{2}}{3}\pi + 2\sqrt{6} = 4\sqrt{6} + \dfrac{2\sqrt{2}}{3}\pi$$

題目來源:民國88年大學聯考數學科試題(社會組) 第12題(來源PDF第13頁)

資料版本:2026-07-05(commit 06b4ff14)

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