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096_07B_q11
96 指考數學乙 第 11 題
📅 96 年
📝 指考數學乙
第 11 題
題型:非選
課綱:99課綱
某別墅有一個由四塊正方形的玻璃拼成的田字形窗戶,窗外路燈的光線(假設路燈是一個點光源)透過窗戶在地板上形成一個變形的田字形光影。在地板上建置一個直角坐標系,發現田字形光影外框的四個頂點的坐標分別為 $A(-4,40)$,$B(16,40)$,$C(28,16)$ 和 $D(16,0)$。求田字形窗戶的中心投影在地板上的坐標。 ($13$ 分)
解析幾何的直線方程式
透視投影的性質
兩直線交點的求法
坐標幾何
圓與直線
解題手法
設未知數
〔AI 推測〕
答案
(16, 25)
詳解
在中心投影(透視投影)的性質中,空間中的直線經投影後仍為直線,且相交直線的交點在投影後亦為投影直線的交點。 田字形窗戶為一個大正方形,其窗戶中心即為外框正方形兩條對角線的交點。 因此,田字形窗戶中心投影在地板上的坐標,即為地板上光影四邊形外框兩對角線的交點。 1. **判斷光影四邊形的頂點順序與對角線**: 我們將給定的四個光影頂點坐標標繪在坐標平面上: - $A(-4, 40)$(左上) - $B(16, 40)$(右上) - $C(28, 16)$(右下) - $D(16, 0)$(正下) 依順時針方向連接頂點,四邊形的外框為 $A \to B \to C \to D \to A$。 因此,該四邊形的兩條對角線分別為線段 $AC$ 與線段 $BD$。 2. **求直線 $AC$ 的方程式**: 直線 $AC$ 通過點 $A(-4, 40)$ 與 $C(28, 16)$。 其斜率為: $$m_{AC} = \dfrac{16 - 40}{28 - (-4)} = \dfrac{-24}{32} = -\dfrac{3}{4}$$ 利用點斜式求直線方程式: $$y - 40 = -\dfrac{3}{4}(x + 4) \implies 4(y - 40) = -3(x + 4) \implies 3x + 4y = 148 \ \text{--- (式 1)}$$ 3. **求直線 $BD$ 的方程式**: 直線 $BD$ 通過點 $B(16, 40)$ 與 $D(16, 0)$。 由於兩點的 $x$ 坐標皆為 $16$,此直線為一垂直線,其方程式為: $$x = 16 \ \text{--- (式 2)}$$ 4. **求交點坐標**: 將式 (2) 代入式 (1) 中: $$3(16) + 4y = 148 \implies 48 + 4y = 148 \implies 4y = 100 \implies y = 25$$ 因此,對角線 $AC$ 與 $BD$ 的交點坐標為 $(16, 25)$,即為田字形窗戶中心投影在地板上的坐標。
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。