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099_02M_q20
99 學測數學 第 20 題
📅 99 年
📝 學測數學
第 20 題
題型:選填
課綱:99課綱
坐標平面上給定點 $A(\dfrac{9}{4}, 2)$、直線 $L: y = -5$ 與拋物線 $\Gamma: x^2 = 8y$。以 $d(P, L)$ 表示點 $P$ 到直線 $L$ 的距離。若點 $P$ 在 $\Gamma$ 上變動,則 $\left|d(P, L) - \overline{AP}\right|$ 之最大值為 ____。(化成最簡分數)
拋物線的定義與性質
三角不等式
坐標幾何
二次曲線
解題手法
數形結合
〔AI 推測〕
答案
$21/4$
選填題最簡分數答案以斜線表示
詳解
拋物線 $\Gamma: x^2 = 8y$ 可寫為 $x^2 = 4(2)y$,其焦距 $c = 2$。 因此其焦點為 $F(0, 2)$,準線為 $M: y = -2$。 根據拋物線定義,拋物線上任意點 $P(x, y)$ 到焦點 $F$ 的距離等於到準線 $M$ 的距離: $$PF = d(P, M) = y - (-2) = y + 2$$ 而點 $P$ 到直線 $L: y = -5$ 的距離為: $$d(P, L) = y - (-5) = y + 5 = (y + 2) + 3 = PF + 3$$ 將其代入目標式,我們要求 $\left|d(P, L) - \overline{AP}\right|$ 的最大值: $$\left|d(P, L) - \overline{AP}\right| = \left|PF + 3 - \overline{AP}\right| = \left|PF - \overline{AP} + 3\right|$$ 根據三角形的三角不等式,對任意點 $P$、焦點 $F$ 與已知點 $A$: $$|PF - \overline{AP}| \le AF$$ 且 $PF - \overline{AP} \le AF$。當且僅當 $P$、$A$、$F$ 三點共線,且 $F$ 介於 $A$ 與 $P$ 之間時,等號成立。 我們計算線段 $AF$ 的長度,其中 $A(\dfrac{9}{4}, 2)$,$F(0, 2)$: $$AF = \sqrt{\left(\dfrac{9}{4} - 0\right)^2 + (2 - 2)^2} = \dfrac{9}{4}$$ 因此 $PF - \overline{AP}$ 的最大值為 $AF$,而 $PF - \overline{AP} + 3 \ge 3 - AF = \dfrac{3}{4} > 0$,故絕對值內恆為正。 因此,$\left|d(P, L) - \overline{AP}\right|$ 的最大值為: $$AF + 3 = \dfrac{9}{4} + 3 = \dfrac{21}{4}$$ 故填 $\dfrac{21}{4}$。
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。