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095_07A_q08
95 指考數學甲 第 8 題
📅 95 年
📝 指考數學甲
第 8 題
題型:選填
課綱:99課綱
在坐標空間中,球面 $S$ 交 $xy$ 平面於一半徑為 $\sqrt{13}$、圓心為 $(2, 3, 0)$ 的圓,且 $S$ 通過點 $(6, 6, 6)$,則 $S$ 的半徑為 ____。
球面與平面的交圓
空間兩點距離公式
空間幾何
空間向量與空間中的直線與平面
解題手法
公式代入
〔AI 推測〕
答案
$\sqrt{29}$
詳解
設球面 $S$ 的圓心為 $(x_0, y_0, z_0)$,半徑為 $R$。 球面 $S$ 在 $xy$ 平面(即 $z=0$)的截線為圓,其方程式為: $$(x-x_0)^2 + (y-y_0)^2 = R^2 - z_0^2$$ 由已知此圓的圓心為 $(2, 3, 0)$,半徑為 $\sqrt{13}$,可得: $$x_0 = 2, \ y_0 = 3, \ R^2 - z_0^2 = 13 \implies R^2 = z_0^2 + 13$$ 又球面 $S$ 通過點 $(6, 6, 6)$,將點代入球面方程式得: $$(6-2)^2 + (6-3)^2 + (6-z_0)^2 = R^2$$ $$16 + 9 + (6-z_0)^2 = R^2 \implies 25 + (6-z_0)^2 = R^2$$ 將 $R^2 = z_0^2 + 13$ 代回上式,展開並求解 $z_0$: $$25 + 36 - 12z_0 + z_0^2 = z_0^2 + 13$$ $$61 - 12z_0 = 13 \implies 12z_0 = 48 \implies z_0 = 4$$ 代入求得半徑平方: $$R^2 = 4^2 + 13 = 29 \implies R = \sqrt{29}$$
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。