90 指考數學乙 第 10 題
📅 90 年 📝 指考數學乙 第 10 題 題型:選填 課綱:99課綱
包裝七根半徑皆為 $1$ 的圓柱,其截面如圖所示,試問外圍粗黑線條的長度為 ____。
題目附圖:七根圓柱截面
題目附圖:七根圓柱截面
解答示意圖:外圍弧線與線段標示
解答示意圖:外圍弧線與線段標示
圓與直線的關係弧度與弧長公式平面幾何對稱性平面幾何圓與直線
答案

$12+2\pi$

詳解
包裝外圍的粗黑線條可拆分為兩部分:$6$ 段外切直線段與 $6$ 段圓弧段。 1. **計算直線段長度**: 每一段直線段的長度等於相鄰兩個外側圓心之間的距離。 因為圓柱半徑為 $1$ 且相鄰兩圓相切,所以圓心距為 $1 + 1 = 2$。 外圍共有 $6$ 段直線段,因此直線段總長度為: $$6 \times 2 = 12$$ 2. **計算圓弧段長度**: 外圍 $6$ 個圓柱的圓心構成一個正六邊形,正六邊形的內角為 $120^\circ$。 依據切線性質,直線段與圓半徑垂直,所以在每個頂角圓心處的圓心角為: $$360^\circ - 90^\circ - 90^\circ - 120^\circ = 60^\circ\text{ (即 } \dfrac{\pi}{3}\text{ 弧度)}$$ 外圍共有 $6$ 段圓弧段,將其合併剛好為一整圓。圓弧總長度為: $$6 \times \left( 2\pi \times 1 \times \dfrac{60^\circ}{360^\circ} \right) = 2\pi$$ 3. **總長度**: 將直線段與圓弧段相加,外圍粗黑線條的總長度為: $$12 + 2\pi$$ 故外圍粗黑線條的長度為 $12 + 2\pi$。

題目來源:民國90年大學聯考數學科試題(社會組) 第10題(來源PDF第12頁)

資料版本:2026-07-05(commit 06b4ff14)

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