105指考數學甲多選第5題詳解

📅 105 年 📝 指考數學甲 第 5 題 題型:多選 課綱:99課綱

答案與本題考點

答案:$(2)(3)$

本題考點:空間中的平面、點到平面距離、向量內積、法向量

題目

在坐標空間中,點 $P(2,2,1)$ 是平面 $E$ 上距離原點 $O(0,0,0)$ 最近的點。請選出正確的選項。
  1. 向量 $\overset{\large\rightharpoonup}{v} (1, -1, 0)$ 為平面 $E$ 的法向量
  2. 點 $P$ 也是平面 $E$ 上距離點 $(4,4,2)$ 最近的點
  3. 點 $(0,0,9)$ 在平面 $E$ 上
  4. 點 $(2,2, -8)$ 到平面 $E$ 的距離為 $9$
  5. 通過原點和點 $(2,2, -8)$ 的直線與平面 $E$ 會相交
空間中的平面點到平面距離向量內積法向量平面方程式向量垂直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

答案

$(2)(3)$

詳解

詳解
1. 因為 $P(2,2,1)$ 是平面 $E$ 上距離原點 $O$ 最近的點,所以向量 $\overset{\large\rightharpoonup}{OP}=(2,2,1)$ 垂直於平面 $E$,即為平面 $E$ 的法向量。利用點法式可得平面方程式: $$2(x-2)+2(y-2)+1(z-1)=0 \implies 2x+2y+z=9$$ 2. 逐一檢驗各選項: 選項 $(1)$:平面 $E$ 的法向量為 $(2,2,1)$,而 $(1,-1,0)$ 與 $(2,2,1)$ 不平行(因為 $(1,-1,0)\neq k(2,2,1)$),所以不是法向量。故錯誤。 選項 $(2)$:因為 $P(2,2,1)$ 在平面 $E$ 上,且 $\overset{\large\rightharpoonup}{P(4,4,2)} = \overset{\large\rightharpoonup}{OP}+(2,2,1)=2\overset{\large\rightharpoonup}{OP}$,所以點 $(4,4,2)$ 與 $P$ 的連線向量 $(2,2,1)$ 平行於法向量,故 $P$ 也是平面上距離 $(4,4,2)$ 最近的點。故正確。 選項 $(3)$:將 $(0,0,9)$ 代入平面方程式:$2\cdot 0+2\cdot 0+9=9$,成立,所以點在平面上。故正確。 選項 $(4)$:點 $(2,2,-8)$ 到平面 $E$ 的距離為: $$d = \frac{|2\cdot 2+2\cdot 2+(-8)-9|}{\sqrt{2^2+2^2+1^2}} = \frac{|4+4-8-9|}{3} = \frac{9}{3}=3$$ 故距離為 $3$,不是 $9$。故錯誤。 選項 $(5)$:通過原點與 $(2,2,-8)$ 的直線方向向量為 $(2,2,-8)$。因為此向量與法向量 $(2,2,1)$ 的內積為:$2\cdot 2+2\cdot 2+(-8)\cdot 1 = 4+4-8=0$,所以直線平行於平面。又原點不在平面上,所以直線與平面不相交。故錯誤。 綜合以上,正確選項為 $(2)(3)$。

題目來源:民國105年指考數學甲 第5題(來源PDF第4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,〈105指考數學甲多選第5題詳解〉,資料版本 2026-07-21,https://twmath.com/questions/105_07A_q05.html

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