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105 指考數學乙 第 7 題
📅 105 年 📝 指考數學乙 第 7 題 題型:多選 課綱:99課綱
坐標平面上 $O$ 為原點,$P$ 點坐標為 $(1, 0)$,直線 $L$ 的方程式為 $x - 2y = -4$。請選出正確的選項。
  1. 在直線 $L$ 上可以找到一點 $A$ ,滿足向量 $\overset{\large\rightharpoonup}{OP}$ 與 $\overset{\large\rightharpoonup}{OA}$ 平行
  2. 在直線 $L$ 上可以找到一點 $B$,滿足向量 $\overset{\large\rightharpoonup}{OP}$ 與 $\overset{\large\rightharpoonup}{OB}$ 垂直
  3. 在直線 $L$ 上可以找到一點 $C$ ,滿足向量 $\overset{\large\rightharpoonup}{OC}$ 與 $\overset{\large\rightharpoonup}{PC}$ 垂直
  4. 在直線 $L$ 上可以找到一點 $D$,滿足 $\overline{PD} = 2$
  5. 在直線 $L$ 上可以找到一點 $E$,滿足 $\Delta EOP$ 為等腰三角形
向量的平行與垂直點到直線的距離公式等腰三角形的幾何性質平面向量平面向量
解題手法坐標化〔AI 推測〕
答案

$(1)(2)(5)$

多選題

詳解
設原點 $O = (0,0)$,$P = (1, 0)$,直線 $L$ 的方程式為 $x - 2y + 4 = 0$。 各選項的幾何與代數分析如下: 1. **選項 $(1)$**:滿足向量 $\overset{\large\rightharpoonup}{OP}$ 與 $\overset{\large\rightharpoonup}{OA}$ 平行。 - 向量 $\overset{\large\rightharpoonup}{OP} = (1, 0)$。若 $\overset{\large\rightharpoonup}{OA}$ 與 $\overset{\large\rightharpoonup}{OP}$ 平行,則點 $A$ 必須位於 $x$ 軸上,即其 $y$ 坐標為 $0$。 - 將 $y = 0$ 代入直線 $L$ 方程式: $$x - 2(0) = -4 \implies x = -4$$ - 點 $A(-4, 0)$ 確實在直線 $L$ 上,此時 $\overset{\large\rightharpoonup}{OA} = (-4, 0) = -4\overset{\large\rightharpoonup}{OP}$,兩向量平行。故本選項正確。 2. **選項 $(2)$**:滿足向量 $\overset{\large\rightharpoonup}{OP}$ 與 $\overset{\large\rightharpoonup}{OB}$ 垂直。 - 向量 $\overset{\large\rightharpoonup}{OP} = (1, 0)$。若 $\overset{\large\rightharpoonup}{OB} = (x_B, y_B)$ 與 $\overset{\large\rightharpoonup}{OP}$ 垂直,則: $$\overset{\large\rightharpoonup}{OB} \cdot \overset{\large\rightharpoonup}{OP} = x_B \times 1 + y_B \times 0 = 0 \implies x_B = 0$$ - 即點 $B$ 必須在 $y$ 軸上。將 $x_B = 0$ 代入直線 $L$ 方程式: $$0 - 2y = -4 \implies y = 2$$ - 點 $B(0, 2)$ 確實在直線 $L$ 上,此時 $\overset{\large\rightharpoonup}{OB} = (0, 2)$ 與 $\overset{\large\rightharpoonup}{OP}$ 垂直。故本選項正確。 3. **選項 $(3)$**:滿足向量 $\overset{\large\rightharpoonup}{OC}$ 與 $\overset{\large\rightharpoonup}{PC}$ 垂直。 - 向量 $\overset{\large\rightharpoonup}{OC} \perp \overset{\large\rightharpoonup}{PC}$ 代表 $\angle OCP = 90^\circ$。由圓周角定理可知,滿足此條件的點 $C$ 必在以 $OP$ 為直徑的圓 $\Gamma$ 上。 - 圓 $\Gamma$ 的圓心為 $M\left(\dfrac{1}{2}, 0\right)$,半徑 $R = \dfrac{1}{2}$。 - 我們求圓心 $M$ 到直線 $L: x - 2y + 4 = 0$ 的距離 $d(M, L)$: $$d(M, L) = \dfrac{\left|\frac{1}{2} - 2(0) + 4\right|}{\sqrt{1^2 + (-2)^2}} = \dfrac{4.5}{\sqrt{5}} = \dfrac{9}{2\sqrt{5}} \approx 2.01$$ - 因為 $d(M, L) \approx 2.01 > R = 0.5$,說明直徑圓 $\Gamma$ 與直線 $L$ 無交點,故在直線 $L$ 上找不到滿足條件的點 $C$。故本選項錯誤。 4. **選項 $(4)$**:滿足 $\overline{PD} = 2$。 - 求點 $P(1, 0)$ 到直線 $L: x - 2y + 4 = 0$ 的最短距離(即垂線段長度): $$d(P, L) = \dfrac{|1 - 2(0) + 4|}{\sqrt{1^2 + (-2)^2}} = \dfrac{5}{\sqrt{5}} = \sqrt{5} \approx 2.236$$ - 直線 $L$ 上的任意點 $D$ 與點 $P$ 的距離 $\overline{PD}$ 必定大於或等於最短距離: $$\overline{PD} \ge \sqrt{5} \approx 2.236$$ - 由於 $2 < \sqrt{5}$,因此不可能在直線 $L$ 上找到點 $D$ 滿足 $\overline{PD} = 2$。故本選項錯誤。 5. **選項 $(5)$**:滿足 $\Delta EOP$ 為等腰三角形。 - 由於 $O(0,0)$ 與 $P(1,0)$ 的距離為 $\overline{OP} = 1$。 - 欲使 $\Delta EOP$ 成為等腰三角形,若我們考慮 $\overline{EO} = \overline{EP}$,則點 $E$ 必須在線段 $OP$ 的垂直平分線上,即直線 $x = \dfrac{1}{2}$ 上。 - 將 $x = \dfrac{1}{2}$ 代入直線 $L$ 方程式: $$\dfrac{1}{2} - 2y = -4 \implies 2y = \dfrac{9}{2} \implies y = \dfrac{9}{4}$$ - 點 $E\left(\dfrac{1}{2}, \dfrac{9}{4}\right)$ 確實在直線 $L$ 上,且 $E$ 不在 $x$ 軸上(不共線),故可構成以 $\overline{EO} = \overline{EP}$ 的等腰三角形。故本選項正確。 綜上所述,正確的選項為 $(1)$、$(2)$ 與 $(5)$。

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。