100學測數學選填第15題詳解

📅 100 年 📝 學測數學 第 15 題 題型:選填 課綱:99課綱

答案與本題考點

答案:$\dfrac{7}{5}$

本題考點:空間坐標、空間向量與空間中的直線與平面、坐標化

題目

空間中一長方體如下圖所示,其中 $ABCD$ 為正方形,$\overline{BE}$ 為長方體的一邊。已知 $\cot\angle AEB=\dfrac{2\sqrt{6}}{5}$,則 $\cot\angle CED=$ ____。
長方體示意圖(ABCD 為正方形,BE 為長方體的一邊)
長方體示意圖(ABCD 為正方形,BE 為長方體的一邊)
空間坐標空間向量與空間中的直線與平面
解題手法坐標化〔AI 推測〕

答案

答案

$\dfrac{7}{5}$

詳解

詳解
設正方形 $ABCD$ 的邊長為 $s$,$\overline{BE} = h$ 垂直於底面。以 $B$ 為原點建立空間坐標系: $$B = (0,0,0),\ A = (s,0,0),\ C = (0,s,0),\ D = (s,s,0),\ E = (0,0,h).$$ 2. 在 $\triangle AEB$ 中,因為 $\angle ABE = 90^\circ$,所以 $$\cot\angle AEB = \frac{\overline{BE}}{\overline{AB}} = \frac{h}{s} = \frac{2\sqrt{6}}{5}.$$ 3. 在 $\triangle CED$ 中(以 $E$ 為頂點):$\overset{\large\rightharpoonup}{EC} = (0, s, -h)$,$\overset{\large\rightharpoonup}{ED} = (s, s, -h)$。因為 $$\overset{\large\rightharpoonup}{EC} \cdot \overset{\large\rightharpoonup}{ED} = 0 \cdot s + s \cdot s + (-h)(-h) = s^2 + h^2,$$ $$|\overset{\large\rightharpoonup}{EC}| = \sqrt{s^2 + h^2}, \; |\overset{\large\rightharpoonup}{ED}| = \sqrt{2s^2 + h^2},$$ 所以 $$\cos\angle CED = \frac{s^2 + h^2}{\sqrt{s^2 + h^2} \cdot \sqrt{2s^2 + h^2}} = \frac{\sqrt{s^2 + h^2}}{\sqrt{2s^2 + h^2}}.$$ 4. 計算 $\sin\angle CED$:由向量叉積得 $$|\overset{\large\rightharpoonup}{EC} \times \overset{\large\rightharpoonup}{ED}| = |(0,s,-h) \times (s,s,-h)| = |(sh + sh, -sh, -s^2)| = s\sqrt{h^2 + s^2}.$$ 所以 $$\sin\angle CED = \frac{s\sqrt{s^2 + h^2}}{\sqrt{s^2 + h^2} \cdot \sqrt{2s^2 + h^2}} = \frac{s}{\sqrt{2s^2 + h^2}}.$$ 5. 因此 $$\cot\angle CED = \frac{\cos\angle CED}{\sin\angle CED} = \frac{\sqrt{s^2 + h^2}/\sqrt{2s^2 + h^2}}{s/\sqrt{2s^2 + h^2}} = \frac{\sqrt{s^2 + h^2}}{s} = \sqrt{1 + \left(\frac{h}{s}\right)^2}.$$ 6. 代入 $\frac{h}{s} = \frac{2\sqrt{6}}{5}$: $$\cot\angle CED = \sqrt{1 + \frac{24}{25}} = \sqrt{\frac{49}{25}} = \frac{7}{5}.$$ 故填 $\frac{7}{5}$。

題目來源:民國100年學測數學 第15題(來源PDF第6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,〈100學測數學選填第15題詳解〉,資料版本 2026-07-21,https://twmath.com/questions/100_02M_q15

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。