105_07A_q12
105 指考數學甲 第 12 題
📅 105 年 📝 指考數學甲 第 12 題 題型:非選 課綱:99課綱
如圖,已知圓 $O$ 與直線 $BC$、直線 $AC$、直線 $AB$ 均相切,且分別相切於 $D$、$E$、$F$。又 $\overline{BC} = 4$、$\overline{AC} = 5$、$\overline{AB} = 6$。 (1)假設 $\overline{BF} = x$,試利用 $x$ 分別表示 $\overline{BD}$、$\overline{CD}$ 以及 $\overline{AE}$,並求出 $x$ 之值。(4分) (2)若將 $\overset{\large\rightharpoonup}{AD}$ 表示成 $\alpha \overset{\large\rightharpoonup}{AB} + \beta \overset{\large\rightharpoonup}{AC}$,則 $\alpha, \beta$ 之值為何?(5分)
第一題附圖
第一題附圖
外切圓與切線段性質向量分點公式平面幾何平面向量平面向量
解題手法向量化〔AI 推測〕
答案

(1) $\overline{BD} = x, \overline{CD} = 4 - x, \overline{AE} = 1 + x$,$x = \dfrac{5}{2}$ (2) $\alpha = \dfrac{3}{8}, \beta = \dfrac{5}{8}$

詳解
(1)根據圓外一點到圓的切線段等長性質: - 因 $B$ 到圓 $O$ 的切線段為 $\overline{BF}$ 與 $\overline{BD}$,故 $\overline{BD} = \overline{BF} = x$。 - 因 $\overline{BC} = 4$,故 $\overline{CD} = \overline{BC} - \overline{BD} = 4 - x$。 - 因 $C$ 到圓 $O$ 的切線段為 $\overline{CD}$ 與 $\overline{CE}$,故 $\overline{CE} = \overline{CD} = 4 - x$。 - 因 $\overline{AC} = 5$,故 $\overline{AE} = \overline{AC} - \overline{CE} = 5 - (4 - x) = 1 + x$。 又 $A$ 到圓 $O$ 的切線段為 $\overline{AE}$ 與 $\overline{AF}$,故 $\overline{AF} = \overline{AE} = 1 + x$。 因為 $F$ 點在線段 $\overline{AB}$ 上,故 $\overline{AB} = \overline{AF} + \overline{BF}$: $$6 = (1 + x) + x \implies 2x + 1 = 6 \implies 2x = 5 \implies x = \dfrac{5}{2}$$ (2)由(1)中求得 $x = \dfrac{5}{2} = 2.5$,可得線段長度為: - $\overline{BD} = 2.5$ - $\overline{CD} = 4 - 2.5 = 1.5$ 因此在線段 $\overline{BC}$ 上,點 $D$ 將其分割的長度比為: $$\overline{BD} : \overline{CD} = 2.5 : 1.5 = 5 : 3$$ 根據向量分點公式,可以將 $\overset{\large\rightharpoonup}{AD}$ 表示為 $\overset{\large\rightharpoonup}{AB}$ 與 $\overset{\large\rightharpoonup}{AC}$ 的線性組合: $$\overset{\large\rightharpoonup}{AD} = \dfrac{\overline{CD}}{\overline{BC}}\overset{\large\rightharpoonup}{AB} + \dfrac{\overline{BD}}{\overline{BC}}\overset{\large\rightharpoonup}{AC} = \dfrac{1.5}{4}\overset{\large\rightharpoonup}{AB} + \dfrac{2.5}{4}\overset{\large\rightharpoonup}{AC} = \dfrac{3}{8}\overset{\large\rightharpoonup}{AB} + \dfrac{5}{8}\overset{\large\rightharpoonup}{AC}$$ 對照 $\overset{\large\rightharpoonup}{AD} = \alpha \overset{\large\rightharpoonup}{AB} + \beta \overset{\large\rightharpoonup}{AC}$ 可得: $$\alpha = \dfrac{3}{8}, \beta = \dfrac{5}{8}$$

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。