097_02M_q11
97 學測數學 第 11 題
📅 97 年 📝 學測數學 第 11 題 題型:多選 課綱:99課綱
設座標空間中三條直線 $L_1, L_2, L_3$ 的方程式分別為 $$L_1 : \dfrac{x}{1} = \dfrac{y+3}{6} = \dfrac{z+4}{8} \\ ;$$$$L_2 : \dfrac{x}{1} = \dfrac{y+3}{3} = \dfrac{z+4}{4} \\ ;$$$$L_3 : \dfrac{x}{1} = \dfrac{y}{3} = \dfrac{z}{4} \\ 。$$試問下列哪些選項是正確的?
  1. $L_1$ 與 $L_2$ 相交
  2. $L_2$ 與 $L_3$ 平行
  3. 點 $P(0,-3,-4)$ 與 $Q(0,0,0)$ 的距離即為點 $P$ 到 $L_3$ 的最短距離
  4. 直線 $L : \begin{cases} x = 0 \\ \dfrac{y+3}{4} = \dfrac{z+4}{-3} \end{cases}$ 與直線 $L_1, L_2$ 皆垂直
  5. 三直線 $L_1, L_2, L_3$ 共平面
空間直線方程式兩直線關係點到直線距離直線共面問題空間幾何空間向量與空間中的直線與平面
解題手法數形結合〔AI 推測〕
答案

$(1)(2)(4)(5)$

詳解
(1) 正確:$L_1$ 與 $L_2$ 皆通過點 $(0, -3, -4)$,故兩直線相交於 $(0, -3, -4)$。 (2) 正確:$L_2$ 的方向向量為 $(1, 3, 4)$,$L_3$ 的方向向量也為 $(1, 3, 4)$,且 $L_2$ 不過 $(0,0,0)$,故兩者平行。 (3) 錯誤:點 $P(0, -3, -4)$ 到直線 $L_3$ 上的點 $Q(0,0,0)$ 的向量為 $\overset{\large\rightharpoonup}{PQ} = (0, 3, 4)$。 $L_3$ 的方向向量為 $\overset{\large\rightharpoonup}{v_3} = (1, 3, 4)$。 因為 $\overset{\large\rightharpoonup}{PQ} \cdot \overset{\large\rightharpoonup}{v_3} = 0 \times 1 + 3 \times 3 + 4 \times 4 = 25 e 0$,所以 $\overset{\large\rightharpoonup}{PQ}$ 不垂直 $L_3$,因此 $\overline{PQ}$ 不是最短距離。 (4) 正確:直線 $L$ 的方向向量為 $(0, 4, -3)$。 $L_1$ 的方向向量為 $(1, 6, 8)$,其內積為 $0 \times 1 + 4 \times 6 + (-3) \times 8 = 0$,故垂直。 $L_2$ 的方向向量為 $(1, 3, 4)$,其內積為 $0 \times 1 + 4 \times 3 + (-3) \times 4 = 0$,故垂直。 (5) 正確:因 $L_1$ 與 $L_2$ 相交於 $P(0, -3, -4)$,故 $L_1, L_2$ 共平面 $E$。 此平面 $E$ 的法向量為 $(1, 6, 8) \times (1, 3, 4) = (0, 4, -3)$。 我們檢驗 $L_3$ 上的一點 $Q(0,0,0)$: $\overset{\large\rightharpoonup}{PQ} = (0, 3, 4)$。 法向量與 $\overset{\large\rightharpoonup}{PQ}$ 的內積為 $(0, 4, -3) \cdot (0, 3, 4) = 12 - 12 = 0$,這說明 $Q(0,0,0)$ 也在平面 $E$ 上。 又 $L_3$ 的方向向量 $(1, 3, 4)$ 與法向量 $(0, 4, -3)$ 內積為 $0$,故 $L_3$ 完全落在平面 $E$ 上。 因此,三直線共平面。 故選 $(1)(2)(4)(5)$。

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。