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094_02M_q16
94 學測數學 第 16 題
📅 94 年
📝 學測數學
第 16 題
題型:選填
課綱:99課綱
設 $O$ 為坐標平面上的原點,$P$ 點坐標為 $(2, 1)$;若 $A$、$B$ 分別是正 $x$-軸及正 $y$-軸上的點,使得 $\overline{PA} \perp \overline{PB}$,則 $\triangle OAB$ 面積的最大可能值為 _______。(化成最簡分數)
向量內積與垂直
算幾不等式
直線與圓
圓與直線
解題手法
設未知數
〔AI 推測〕
答案
\dfrac{25}{16}
詳解
設 $A(a, 0)$,其中 $a > 0$;$B(0, b)$,其中 $b > 0$。 給定 $P(2, 1)$,我們寫出向量: $$\overset{\large\rightharpoonup}{PA} = (a - 2, -1),\text{ } \overset{\large\rightharpoonup}{PB} = (-2, b - 1)$$ 因為 $\overline{PA} \perp \overline{PB}$,兩向量的內積為 $0$: $$\overset{\large\rightharpoonup}{PA} \cdot \overset{\large\rightharpoonup}{PB} = (a - 2)(-2) + (-1)(b - 1) = 0$$ $$-2a + 4 - b + 1 = 0 \implies 2a + b = 5$$ 我們要求 $\triangle OAB$ 的面積,其面積為 $S = \dfrac{1}{2}ab$。根據算幾不等式: $$\dfrac{2a + b}{2} \ge \sqrt{2ab}$$ 將 $2a+b=5$ 代入: $$\dfrac{5}{2} \ge \sqrt{2ab} \implies \dfrac{25}{4} \ge 2ab \implies ab \le \dfrac{25}{8}$$ 因此,面積的最大值為: $$S = \dfrac{1}{2}ab \le \dfrac{25}{16}$$ 當等號成立時, $2a = b = \dfrac{5}{2} \implies a = \dfrac{5}{4}$ 且 $b = \dfrac{5}{2}$,此時 $A, B$ 皆落在正半軸,符合題意。 故最大可能面積為 $\dfrac{25}{16}$。
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。