100_07A_q08
100 指考數學甲 第 8 題
📅 100 年 📝 指考數學甲 第 8 題 題型:選填 課綱:99課綱
如圖所示,$PQRS$ 為一給定的矩形,長 $\overline{PQ}=12$、寬 $\overline{QR}=5$,而 $\Delta ABC$ 為等腰三角形,其中 $\overline{AB}=\overline{AC}$,$P$、$Q$ 在 $\overline{BC}$ 邊上,$R$、$S$ 分別在 $\overline{CA}$、$\overline{AB}$ 邊上,則當 $\Delta ABC$ 中 $\overline{BC}$ 邊上的高為 $\underline{\hspace{2em}}$ 時,$\Delta ABC$ 的面積為最小。
等腰三角形內接矩形圖
等腰三角形內接矩形圖
相似三角形函數極值與導數平面幾何多項式函數與運算
解題手法設未知數〔AI 推測〕
答案

$10$

選填題

詳解
設 $\Delta ABC$ 中 $BC$ 邊上的高為 $h$,底邊 $BC$ 的長為 $b$。 由於矩形 $PQRS$ 的長 $SR = PQ = 12$、寬 $QR = PS = 5$,且頂點 $S, R$ 分別在 $AB, AC$ 上。 因此,頂部的小等腰三角形 $\Delta ASR$ 的高為 $h - 5$,底邊為 $SR = 12$。 由相似三角形性質,$\Delta ASR \sim \Delta ABC$,對應的底與高成比例: $$\dfrac{h - 5}{h} = \dfrac{12}{b} \implies b = \dfrac{12h}{h - 5}$$ $\Delta ABC$ 的面積公式為: $$\text{Area} = \dfrac{1}{2} b h = \dfrac{1}{2} \left(\dfrac{12h}{h - 5}\right) h = \dfrac{6h^2}{h - 5}$$ 為了求得面積的最小值(其中 $h > 5$),我們對函數 $f(h) = \dfrac{h^2}{h - 5}$ 求導: $$f'(h) = \dfrac{2h(h - 5) - h^2}{(h - 5)^2} = \dfrac{h^2 - 10h}{(h - 5)^2}$$ 令 $f'(h) = 0$,得 $h(h - 10) = 0$。因為 $h > 5$,故唯一合理的極值點為 $h = 10$。 當 $5 < h < 10$ 時 $f'(h) < 0$,當 $h > 10$ 時 $f'(h) > 0$,故當高 $h = 10$ 時,$\Delta ABC$ 的面積最小。 答案為 $10$。

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。