103_02M_q20
103 學測數學 第 20 題
📅 103 年 📝 學測數學 第 20 題 題型:選填 課綱:99課綱
如圖,正三角形 $ABC$ 的邊長為 $1$,並且 $\angle 1 = \angle 2 = \angle 3 = 15^\circ$。已知 $\sin 15^\circ = \dfrac{\sqrt{6}-\sqrt{2}}{4}$,則正三角形 $DEF$ 的邊長為 ____。(化為最簡根式)
正三角形邊長關係示意圖
正三角形邊長關係示意圖
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

$\dfrac{\sqrt{6}}{2} - \dfrac{\sqrt{2}}{2}$

選填題 H

詳解
在 $\triangle ABE$ 中,已知 $\angle 1 = 15^\circ$。因為 $\angle B = 60^\circ$(正三角形的角),且 $\angle 2 = 15^\circ$,所以有:$$\angle ABE = \angle B - \angle 2 = 60^\circ - 15^\circ = 45^\circ$$因此,$\triangle ABE$ 的第三個內角為:$$\angle AEB = 180^\circ - 15^\circ - 45^\circ = 120^\circ$$在 $\triangle ABE$ 中,利用正弦定理可得:$$\dfrac{\overline{AE}}{\sin \angle ABE} = \dfrac{\overline{AB}}{\sin \angle AEB} \implies \dfrac{\overline{AE}}{\sin 45^\circ} = \dfrac{1}{\sin 120^\circ} \implies \overline{AE} = \dfrac{\sin 45^\circ}{\sin 120^\circ}$$同理,求 $\overline{BE}$:$$\dfrac{\overline{BE}}{\sin \angle 1} = \dfrac{\overline{AB}}{\sin \angle AEB} \implies \overline{BE} = \dfrac{\sin 15^\circ}{\sin 120^\circ}$$根據圖形的對稱性,有 $\overline{AD} = \overline{BE}$。所以正三角形 $DEF$ 的邊長 $\overline{DE}$ 可表示為:$$\overline{DE} = \overline{AE} - \overline{AD} = \overline{AE} - \overline{BE} = \dfrac{\sin 45^\circ - \sin 15^\circ}{\sin 120^\circ}$$將已知數值代入:$$\sin 45^\circ - \sin 15^\circ = \dfrac{\sqrt{2}}{2} - \dfrac{\sqrt{6}-\sqrt{2}}{4} = \dfrac{2\sqrt{2} - \sqrt{6} + \sqrt{2}}{4} = \dfrac{3\sqrt{2} - \sqrt{6}}{4}$$所以可得:$$\overline{DE} = \dfrac{\dfrac{3\sqrt{2} - \sqrt{6}}{4}}{\dfrac{\sqrt{3}}{2}} = \dfrac{3\sqrt{2} - \sqrt{6}}{2\sqrt{3}} = \dfrac{3\sqrt{2}}{2\sqrt{3}} - \dfrac{\sqrt{6}}{2\sqrt{3}} = \dfrac{\sqrt{6}}{2} - \dfrac{\sqrt{2}}{2}$$故填 $\dfrac{\sqrt{6}}{2} - \dfrac{\sqrt{2}}{2}$。

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。