95指考數學甲選填第7題詳解

📅 95 年 📝 指考數學甲 第 7 題 題型:選填 課綱:99課綱

答案與本題考點

答案:$-\dfrac{7}{8}$

本題考點:向量內積、向量長度、平面向量、公式代入

題目

設 $\overset{\large\rightharpoonup}{u}, \overset{\large\rightharpoonup}{v}$ 為兩非零向量。以 $\left|\overset{\large\rightharpoonup}{u}\right|$ 表 $\overset{\large\rightharpoonup}{u}$ 之長度,若 $\left|\overset{\large\rightharpoonup}{u}\right| = 2 \left|\overset{\large\rightharpoonup}{v}\right| = \left|2\overset{\large\rightharpoonup}{u} + 3\overset{\large\rightharpoonup}{v}\right|$,且 $\theta$ 表 $\overset{\large\rightharpoonup}{u}$ 與 $\overset{\large\rightharpoonup}{v}$ 之夾角,則 $\cos \theta =$ ____。(化成最簡分數)
向量內積向量長度平面向量
解題手法公式代入〔AI 推測〕

答案

答案

$-\dfrac{7}{8}$

詳解

詳解
1. 設 $\left|\overset{\large\rightharpoonup}{v}\right| = k > 0$,則根據題意: $$\left|\overset{\large\rightharpoonup}{u}\right| = 2k, \ \left|2\overset{\large\rightharpoonup}{u} + 3\overset{\large\rightharpoonup}{v}\right| = 2k$$ 2. 將長度等式兩邊平方,得: $$\left|2\overset{\large\rightharpoonup}{u} + 3\overset{\large\rightharpoonup}{v}\right|^2 = (2k)^2$$ $$4\left|\overset{\large\rightharpoonup}{u}\right|^2 + 12(\overset{\large\rightharpoonup}{u} \cdot \overset{\large\rightharpoonup}{v}) + 9\left|\overset{\large\rightharpoonup}{v}\right|^2 = 4k^2$$ 將 $\left|\overset{\large\rightharpoonup}{u}\right| = 2k$ 與 $\left|\overset{\large\rightharpoonup}{v}\right| = k$ 代入,得: $$4(2k)^2 + 12(\overset{\large\rightharpoonup}{u} \cdot \overset{\large\rightharpoonup}{v}) + 9k^2 = 4k^2$$ $$16k^2 + 12(\overset{\large\rightharpoonup}{u} \cdot \overset{\large\rightharpoonup}{v}) + 9k^2 = 4k^2$$ $$25k^2 + 12(\overset{\large\rightharpoonup}{u} \cdot \overset{\large\rightharpoonup}{v}) = 4k^2 \implies 12(\overset{\large\rightharpoonup}{u} \cdot \overset{\large\rightharpoonup}{v}) = -21k^2 \implies \overset{\large\rightharpoonup}{u} \cdot \overset{\large\rightharpoonup}{v} = -\dfrac{7}{4}k^2$$ 3. 又向量內積定義為: $$\overset{\large\rightharpoonup}{u} \cdot \overset{\large\rightharpoonup}{v} = \left|\overset{\large\rightharpoonup}{u}\right|\left|\overset{\large\rightharpoonup}{v}\right|\cos\theta = (2k)(k)\cos\theta = 2k^2\cos\theta$$ 因此: $$2k^2\cos\theta = -\dfrac{7}{4}k^2 \implies \cos\theta = -\dfrac{7}{8}$$

題目來源:民國95年指考數學甲 第7題(來源PDF第4頁)

資料版本:2026-07-21(commit bde62541)

校對狀態:人工抽查——本卷試題經人工抽樣檢查;非逐題逐字校對。

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引用本站:大考雷達站,〈95指考數學甲選填第7題詳解〉,資料版本 2026-07-21,https://twmath.com/questions/095_07A_q07

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