094_02M_q13
94 學測數學 第 13 題
📅 94 年 📝 學測數學 第 13 題 題型:選填 課綱:99課綱
在坐標平面上,正方形 $ABCD$ 的四個頂點坐標分別為 $A(0,1), B(0,0), C(1,0), D(1,1)$。設 $P$ 為正方形 $ABCD$ 內部的一點,若 $\triangle PDA$ 與 $\triangle PBC$ 的面積比為 $1:2$,且 $\triangle PAB$ 與 $\triangle PCD$ 的面積比為 $2:3$,則 $P$ 點的坐標為 (_______, _______)。(化成最簡分數)
坐標平面幾何三角形面積公式坐標幾何平面向量
解題手法設未知數〔AI 推測〕
答案

\left(\dfrac{2}{5}, \dfrac{2}{3}\right)

詳解
設 $P$ 點的坐標為 $(x, y)$。因為 $P$ 點在正方形 $ABCD$ 內部,故滿足 $0 < x < 1$ 且 $0 < y < 1$。 1. 我們先考慮 $y$-坐標(使用 $\triangle PDA$ 與 $\triangle PBC$ 的面積比): - $\triangle PDA$ 的底為 $\overline{AD}$,長度為 $1$。高為 $P(x,y)$ 到直線 $y=1$ 的距離,即 $1-y$。其面積為: $$\text{Area}(\triangle PDA) = \dfrac{1}{2} \times 1 \times (1-y)$$ - $\triangle PBC$ 的底為 $\overline{BC}$,長度為 $1$。高為 $P(x,y)$ 到直線 $y=0$ 的距離,即 $y$。其面積為: $$\text{Area}(\triangle PBC) = \dfrac{1}{2} \times 1 \times y$$ 根據題意,面積比為 $1:2$: $$\dfrac{\dfrac{1}{2}(1-y)}{\dfrac{1}{2}y} = \dfrac{1}{2} \implies \dfrac{1-y}{y} = \dfrac{1}{2} \implies 2 - 2y = y \implies 3y = 2 \implies y = \dfrac{2}{3}$$ 2. 接著考慮 $x$-坐標(使用 $\triangle PAB$ 與 $\triangle PCD$ 的面積比): - $\triangle PAB$ 的底為 $\overline{AB}$,長度為 $1$。高為 $P(x,y)$ 到直線 $x=0$ 的距離,即 $x$。其面積為: $$\text{Area}(\triangle PAB) = \dfrac{1}{2} \times 1 \times x$$ - $\triangle PCD$ 的底為 $\overline{CD}$,長度為 $1$。高為 $P(x,y)$ 到直線 $x=1$ 的距離,即 $1-x$。其面積為: $$\text{Area}(\triangle PCD) = \dfrac{1}{2} \times 1 \times (1-x)$$ 根據題意,面積比為 $2:3$: $$\dfrac{\dfrac{1}{2}x}{\dfrac{1}{2}(1-x)} = \dfrac{2}{3} \implies \dfrac{x}{1-x} = \dfrac{2}{3} \implies 3x = 2(1-x) \implies 5x = 2 \implies x = \dfrac{2}{5}$$ 因此,點 $P$ 的坐標為 $\left(\dfrac{2}{5}, \dfrac{2}{3}\right)$。

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。