104_02M_q18
104 學測數學 第 18 題
📅 104 年 📝 學測數學 第 18 題 題型:選填 課綱:99課綱
有一底面為正方形的四角錐,其展開圖如下圖所示,其中兩側面的三角形邊長為 $3, 4, 5$,則此角錐的體積為 ____。
四角錐展開圖
四角錐展開圖
空間幾何體體積展開圖與摺疊問題空間幾何空間向量與空間中的直線與平面
解題手法數形結合〔AI 推測〕
答案

$\dfrac{16\sqrt{5}}{3}$

選填題

詳解
分析四角錐及其展開圖: 1. 側面的三角形邊長為 $3, 4, 5$。因為 $3^2 + 4^2 = 5^2$,所以側面均為直角三角形,其中斜邊長為 $5$,兩直角邊分別為 $3$ 和 $4$。 2. 四角錐的底面是正方形,設其邊長為 $x$。由展開圖摺疊關係,底面正方形的邊長為 $x = 4$(此時直角三角形邊長 $4$ 為底邊,邊長 $3$ 與 $5$ 為摺疊側稜)。 3. 摺疊成四角錐後: - 底面 $ABCD$ 為邊長 $4$ 的正方形,面積 = $4 \times 4 = 16$。 - 設底面 $ABCD$ 置於 $xy$ 平面上,中心在原點: $$A(-2, -2, 0), B(2, -2, 0), C(2, 2, 0), D(-2, 2, 0)$$。 設頂點 $V$ 坐標為 $(x_0, y_0, z_0)$。 由於 $VA = VB = 3 \implies x_0 = 0$,且 $$(y_0 + 2)^2 + z_0^2 = 9 - 4 = 5 \ \text{--- (1)}$$。 由於 $VC = VD = 5 \implies (y_0 - 2)^2 + z_0^2 = 25 - 4 = 21 \ \text{--- (2)}$$。 聯立 (1) 與 (2),兩式相減得: $$8y_0 = -16 \implies y_0 = -2$$。 代回 (1) 式:$$(-2 + 2)^2 + z_0^2 = 5 \implies z_0 = \sqrt{5}$$。 故此四角錐的高度 $h = \sqrt{5}$。 4. 四角錐的體積為: $$V = \dfrac{1}{3} \times \text{底面積} \times \text{高} = \dfrac{1}{3} \times 16 \times \sqrt{5} = \dfrac{16\sqrt{5}}{3}$$。 對照格式,㉙ = 1,㉚ = 6,㉛ = 5,即體積為 $\dfrac{16\sqrt{5}}{3}$。

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。