094_07B_q05
94 指考數學乙 第 5 題
📅 94 年 📝 指考數學乙 第 5 題 題型:選填 課綱:99課綱
如圖所示設一正立方體的中心為 $O$,而 $A,B$ 為此正立方體同一面上的兩個對頂點,則 $\cos \angle AOB = \underline{\hspace{2.4em}}$。(以最簡分數表示)
094_07B_q05_fig01
空間向量的內積與夾角公式空間幾何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

$-\dfrac{1}{3}$

詳解
建立空間直角坐標系,設正立方體同一面上的頂點為 $(0,0,1)$、$(1,0,1)$、$(1,1,1)$、$(0,1,1)$。 設 $A = (0,0,1)$,則其同面上的對頂點為 $B = (1,1,1)$。 正立方體的中心為 $O = \left(\dfrac{1}{2}, \dfrac{1}{2}, \dfrac{1}{2}\right)$。 可得: $$\overset{\large\rightharpoonup}{OA} = A - O = \left(-\dfrac{1}{2}, -\dfrac{1}{2}, \dfrac{1}{2}\right)$$ $$\overset{\large\rightharpoonup}{OB} = B - O = \left(\dfrac{1}{2}, \dfrac{1}{2}, \dfrac{1}{2}\right)$$ 計算兩向量的內積與長度: $$\overset{\large\rightharpoonup}{OA} \cdot \overset{\large\rightharpoonup}{OB} = \left(-\dfrac{1}{2}\right) \times \dfrac{1}{2} + \left(-\dfrac{1}{2}\right) \times \dfrac{1}{2} + \dfrac{1}{2} \times \dfrac{1}{2} = -\dfrac{1}{4}$$ $$\left|\overset{\large\rightharpoonup}{OA}\right| = \sqrt{\left(-\dfrac{1}{2}\right)^2 + \left(-\dfrac{1}{2}\right)^2 + \left(\dfrac{1}{2}\right)^2} = \dfrac{\sqrt{3}}{2}$$ $$\left|\overset{\large\rightharpoonup}{OB}\right| = \dfrac{\sqrt{3}}{2}$$ 因此: $$\cos \angle AOB = \dfrac{\overset{\large\rightharpoonup}{OA} \cdot \overset{\large\rightharpoonup}{OB}}{\left|\overset{\large\rightharpoonup}{OA}\right| \left|\overset{\large\rightharpoonup}{OB}\right|} = \dfrac{-\dfrac{1}{4}}{\dfrac{3}{4}} = -\dfrac{1}{3}$$ 答為 $-\dfrac{1}{3}$。

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。