106_07B_q10
106 指考數學乙 第 10 題
📅 106 年 📝 指考數學乙 第 10 題 題型:選填 課綱:99課綱
坐標平面上,有兩點 $A(4, -1)$ 與 $B(-2, 2)$。已知點 $C(x, y)$ 滿足聯立不等式: $$\begin{cases} x + 2y \ge 2 \\ x - y \ge -4 \\ y \le 8 \\ 3x + y \le 23 \end{cases}$$ 則當 $C$ 點坐標為 (____, ____) 時,$\Delta ABC$ 有最大的面積。
線性規劃點到直線的距離三角形面積不等式平面幾何圓與直線
解題手法數形結合〔AI 推測〕
答案

5, 8

選填題。答案為 (5, 8)。

詳解
我們來進行線性規劃與幾何分析: 已知 $A(4, -1)$ 與 $B(-2, 2)$ 兩點,向量 $\overset{\large\rightharpoonup}{AB} = (-6, 3)$,直線 $AB$ 的斜率為: $$m = \dfrac{2 - (-1)}{-2 - 4} = -\dfrac{1}{2}$$ 由此可求得直線 $AB$ 的方程式為: $$y - 2 = -\dfrac{1}{2}(x + 2) \implies x + 2y = 2$$ 我們注意到聯立不等式中的第一個條件為 $x + 2y \ge 2$,這意味著可行解區域內的點 $C(x, y)$ 都位於直線 $AB$ 的上方或在其上。 $\triangle ABC$ 的面積公式為: $$\text{Area} = \dfrac{1}{2} \cdot \left|\overset{\large\rightharpoonup}{AB}\right| \cdot d(C, AB)$$ 其中 $d(C, AB)$ 為點 $C(x, y)$ 到直線 $AB$ ($x + 2y - 2 = 0$) 的距離。因為 $A$ 與 $B$ 兩點為定點,長度 $\left|\overset{\large\rightharpoonup}{AB}\right|$ 為定值,要使 $\triangle ABC$ 的面積最大,即需最大化距離 $d(C, AB)$: $$d(C, AB) = \dfrac{|x + 2y - 2|}{\sqrt{1^2 + 2^2}} = \dfrac{x + 2y - 2}{\sqrt{5}}$$ 因此,本題等價於在可行解區域內,求目標函數 $f(x, y) = x + 2y$ 的最大值。 我們找出可行解區域的四個頂點: 1. **直線 $x + 2y = 2$ 與 $x - y = -4$ 的交點:** 兩式相減得 $3y = 6 \implies y = 2$,代回得 $x = -2$。交點為 $V_1(-2, 2)$(此點即為點 $B$)。 2. **直線 $x - y = -4$ 與 $y = 8$ 的交點:** 代入得 $x = 4$。交點為 $V_2(4, 8)$。 3. **直線 $y = 8$ 與 $3x + y = 23$ 的交點:** 代入得 $3x + 8 = 23 \implies 3x = 15 \implies x = 5$。交點為 $V_3(5, 8)$。 4. **直線 $3x + y = 23$ 與 $x + 2y = 2$ 的交點:** 由第二式得 $x = 2 - 2y$,代入第一式得 $3(2-2y) + y = 23 \implies 6 - 5y = 23 \implies 5y = -17 \implies y = -3.4$,進而求得 $x = 8.8$。交點為 $V_4(8.8, -3.4)$。 我們將這四個頂點代入目標函數 $f(x, y) = x + 2y$ 計算: * $f(-2, 2) = -2 + 2(2) = 2$ * $f(4, 8) = 4 + 2(8) = 20$ * $f(5, 8) = 5 + 2(8) = 21$ (最大值) * $f(8.8, -3.4) = 8.8 + 2(-3.4) = 2$ 比較可知,當點 $C$ 坐標為 $(5, 8)$ 時,目標函數有最大值 $21$,此時 $\triangle ABC$ 的面積最大。 故填 $(5, 8)$。

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。