092_02M_q16
92 學測數學 第 16 題
📅 92 年 📝 學測數學 第 16 題 題型:選填 課綱:99課綱
在坐標空間中,通過 $O(0,0,0)$,$N(0,0,1)$,$P\left(\dfrac{1}{4}, \dfrac{\sqrt{11}}{4}, -\dfrac{1}{2}\right)$ 三點的平面與球面 $S: x^2+y^2+z^2=1$ 相交於一個圓 $C$,則圓 $C$ 的劣弧 $\overset{\frown}{NP}$ 的弧長等於 ____ $\pi$。(化成最簡分數)(所謂劣弧 $\overset{\frown}{NP}$ 是指圓 $C$ 上由 $N$、$P$ 兩點所連接的兩弧中較短的那一段弧。)
空間中的球面空間幾何空間向量與空間中的直線與平面
解題手法向量化〔AI 推測〕
答案

$\dfrac{2}{3}$

填入 2/3,即弧長為 (2/3)π(答案卡列號 20-21)

詳解
平面通過 $O(0,0,0)$,而 $O$ 是球面 $x^2+y^2+z^2=1$ 的球心,所以交圓 $C$ 是半徑 $1$ 的大圓。且 $N=(0,0,1)$、$P=\left(\dfrac{1}{4},\dfrac{\sqrt{11}}{4},-\dfrac{1}{2}\right)$ 皆在單位球上,$N\cdot P=-\dfrac{1}{2}$。故劣弧所對圓心角為 $\arccos\left(-\dfrac{1}{2}\right)=\dfrac{2\pi}{3}$。弧長為 $1\cdot\dfrac{2\pi}{3}=\dfrac{2}{3}\pi$,答案為 $\dfrac{2}{3}$。

題目來源:大學入學考試中心公開試題。

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