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94 學測數學 第 20 題
📅 94 年 📝 學測數學 第 20 題 題型:選填 課綱:99課綱
如右圖所示,$ABCD-EFGH$ 為邊長等於 $1$ 之正立方體。若 $P$ 點在立方體之內部且滿足 $\overset{\large\rightharpoonup}{AP} = \dfrac{3}{4}\overset{\large\rightharpoonup}{AB} + \dfrac{1}{2}\overset{\large\rightharpoonup}{AD} + \dfrac{2}{3}\overset{\large\rightharpoonup}{AE}$,則 $P$ 點至直線 $AB$ 之距離為 _______。(化成最簡分數)
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空間向量坐標表示法空間點到直線的距離空間向量空間向量與空間中的直線與平面
解題手法坐標化〔AI 推測〕
答案

\dfrac{5}{6}

詳解
以 $A$ 點為原點 $(0, 0, 0)$ 建立空間直角坐標系,並將 $\overline{AB}$、$\overline{AD}$、$\overline{AE}$ 的方向分別設定為 $x$-軸、 $y$-軸、 $z$-軸的正向。 由於立方體的邊長為 $1$,故基準向量為: $$\overset{\large\rightharpoonup}{AB} = (1, 0, 0),\text{ } \overset{\large\rightharpoonup}{AD} = (0, 1, 0),\text{ } \overset{\large\rightharpoonup}{AE} = (0, 0, 1)$$ 依已知條件: $$\overset{\large\rightharpoonup}{AP} = \dfrac{3}{4}\overset{\large\rightharpoonup}{AB} + \dfrac{1}{2}\overset{\large\rightharpoonup}{AD} + \dfrac{2}{3}\overset{\large\rightharpoonup}{AE} = \left( \dfrac{3}{4}, \dfrac{1}{2}, \dfrac{2}{3} \right)$$ 因為 $A$ 為原點,所以點 $P$ 在此坐標系下的坐標為 $\left( \dfrac{3}{4}, \dfrac{1}{2}, \dfrac{2}{3} \right)$。 直線 $AB$ 即為空間中的 $x$-軸。點 $P(x, y, z)$ 到 $x$-軸的距離為其 $y$ 與 $z$ 坐標平方和的算術平方根: $$d = \sqrt{y^2 + z^2}$$ 將 $y = \dfrac{1}{2}$ 且 $z = \dfrac{2}{3}$ 代入距離公式: $$d = \sqrt{\left(\dfrac{1}{2}\right)^2 + \left(\dfrac{2}{3}\right)^2} = \sqrt{\dfrac{1}{4} + \dfrac{4}{9}} = \sqrt{\dfrac{25}{36}} = \dfrac{5}{6}$$ 故 $P$ 點到直線 $AB$ 的距離為 $\dfrac{5}{6}$。

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。