089_02M_q09
89 學測數學 第 9 題
📅 89 年 📝 學測數學 第 9 題 題型:多選 課綱:99課綱
阿山家在一條東西向馬路的北方 $D$ 點處,為了不同目的,他走到馬路的路線有下列三條: 向南走 $a$ 公尺到 $A$ 點之後,繼續向南走 $a$ 公尺到達馬路; 向東南走 $b$ 公尺到 $B$ 點之後,繼續向南走 $b$ 公尺到達馬路; 向東走 $c$ 公尺到 $C$ 點之後,繼續向南走 $c$ 公尺到達馬路。 根據上述資料,下列選項何者為真?
  1. $c=2a$
  2. $a
  3. $b=\sqrt{2}a$
  4. $A,B,C,D$ 四點共圓
  5. $A,B,C$ 三點剛好在以 $D$ 點為焦點的拋物線上
圓錐曲線坐標幾何二次曲線
解題手法設未知數〔AI 推測〕
答案

(1)(2)(5)

詳解
以東西向馬路為直線 $L$,建立平面直角坐標系。 設阿山家 $D$ 點的坐標為 $(0, 2a)$。 由題意可知,$A, B, C$ 三點到焦點 $D(0, 2a)$ 的距離,等於它們到直線 $L$(準線)的距離。 根據拋物線的幾何定義,到一焦點與到一準線等距離的點軌跡為拋物線,故 $(5)$ 正確。 此拋物線以 $D(0, 2a)$ 為焦點,$x$ 軸(馬路 $L$)為準線。頂點為 $A(0, a)$,焦距為 $a$。 拋物線方程式為: $$x^2 = 4a(y-a)$$ 對於 $C$ 點:因為是向正東走 $c$ 再向南走 $c$,故 $C$ 的坐標為 $(c, c)$。 將 $(c,c)$ 代入拋物線方程式: $$c^2 = 4a(c-a) \implies c^2 - 4ac + 4a^2 = 0 \implies (c-2a)^2 = 0 \implies c = 2a$$ 故 $(1)$ 正確。 對於 $B$ 點:在直角三角形 $\Delta DBH$ 中($\angle BDH = 45^\circ$,$\overline{DB} = b$)。 其垂直方向投影距離為 $\overline{DH} = b\cos 45^\circ = \frac{\sqrt{2}}{2}b$。 因此 $B$ 點的 $y$ 坐標為 $2a - \frac{\sqrt{2}}{2}b$。又 $B$ 到馬路的垂直距離為其 $y$ 坐標 $b$,故: $$b = 2a - \frac{\sqrt{2}}{2}b \implies b\left(1 + \frac{\sqrt{2}}{2}\right) = 2a \implies b = 2(2-\sqrt{2})a \approx 1.17a$$ 因此,我們得到 $a < 1.17a < 2a \implies a < b < c$,故 $(2)$ 正確。 而由計算可知 $b \approx 1.17a \neq \sqrt{2}a$,且 $A, B, C, D$ 四點不共圓。 故正確選項為 $(1)(2)(5)$。

題目來源:大學入學考試中心公開試題。

解析狀態:本解析由 AI 輔助產出,未經人工審核,非官方詳解,僅供學習參考。如與官方公告不同,請以官方公告為準。