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102_02M_q19
102 學測數學 第 19 題
📅 102 年
📝 學測數學
第 19 題
題型:選填
課綱:99課綱
設銳角三角形 $ABC$ 的外接圓半徑為 $8$。已知外接圓圓心到 $\overline{AB}$ 的距離為 $2$,而到 $\overline{BC}$ 的距離為 $7$,則 $\overline{AC} = \text{____}$。(化成最簡根式)
弦心距
和差角公式
正弦定理
三角比與三角函數
三角函數
解題手法
公式代入
〔AI 推測〕
答案
4\sqrt{15}
詳解
設 $\triangle ABC$ 的外接圓圓心為 $O$,外接圓半徑 $R = 8$。\\ 因為 $\triangle ABC$ 為銳角三角形,圓心 $O$ 落在三角形內部。\\ 設圓心 $O$ 到弦 $\overline{AB}$ 和 $\overline{BC}$ 的弦心距分別為 $d_1 = 2$,$d_2 = 7$。\\ 由直角三角形之幾何關係,可求得半弦長: $$\dfrac{AB}{2} = \sqrt{8^2 - 2^2} = \sqrt{60} = 2\sqrt{15} \implies AB = 4\sqrt{15}$$ $$\dfrac{BC}{2} = \sqrt{8^2 - 7^2} = \sqrt{15} \implies BC = 2\sqrt{15}$$ 設圓心角 $\angle AOB = 2\theta_1$,$\angle BOC = 2\theta_2$。可得: $$\cos \theta_1 = \dfrac{2}{8} = \dfrac{1}{4}, \ \ \sin \theta_1 = \dfrac{2\sqrt{15}}{8} = \dfrac{\sqrt{15}}{4}$$ $$\cos \theta_2 = \dfrac{7}{8}, \ \ \sin \theta_2 = \dfrac{\sqrt{15}}{8}$$ 因為圓心 $O$ 在三角形內部,故圓心角 $\angle AOC = 360^\circ - (2\theta_1 + 2\theta_2)$。\\ 因此,線段 $\overline{AC}$ 之半弦長為: $$\dfrac{AC}{2} = R \sin\left(\dfrac{\angle AOC}{2}\right) = 8 \sin(180^\circ - (\theta_1 + \theta_2)) = 8 \sin(\theta_1 + \theta_2)$$ 利用正弦和角公式計算 $\sin(\theta_1 + \theta_2)$: $$\sin(\theta_1 + \theta_2) = \sin\theta_1\cos\theta_2 + \cos\theta_1\sin\theta_2$$ $$\sin(\theta_1 + \theta_2) = \left(\dfrac{\sqrt{15}}{4}\right) \left(\dfrac{7}{8}\right) + \left(\dfrac{1}{4}\right) \left(\dfrac{\sqrt{15}}{8}\right) = \dfrac{7\sqrt{15} + \sqrt{15}}{32} = \dfrac{8\sqrt{15}}{32} = \dfrac{\sqrt{15}}{4}$$ 代回可得: $$\dfrac{AC}{2} = 8 \times \dfrac{\sqrt{15}}{4} = 2\sqrt{15} \implies AC = 4\sqrt{15}$$
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。