107指考數學甲多選第6題詳解

📅 107 年 📝 指考數學甲 第 6 題 題型:多選 課綱:108課綱

答案與本題考點

答案:$(2)(3)$

本題考點:外積、空間坐標、平行六面體、空間向量與空間中的直線與平面

題目

坐標空間中,有 $\overset{\large\rightharpoonup}{a}$、$\overset{\large\rightharpoonup}{b}$、$\overset{\large\rightharpoonup}{c}$、$\overset{\large\rightharpoonup}{d}$ 四個向量,滿足外積 $\overset{\large\rightharpoonup}{a}\times\overset{\large\rightharpoonup}{b}=\overset{\large\rightharpoonup}{c}$,$\overset{\large\rightharpoonup}{a}\times\overset{\large\rightharpoonup}{c}=\overset{\large\rightharpoonup}{d}$,且 $\overset{\large\rightharpoonup}{a}$、$\overset{\large\rightharpoonup}{b}$、$\overset{\large\rightharpoonup}{c}$ 的向量長度均為 $4$。設向量 $\overset{\large\rightharpoonup}{a}$ 與 $\overset{\large\rightharpoonup}{b}$ 的夾角為 $\theta$(其中 $0\le\theta\le\pi$),試選出正確的選項。
  1. $\cos \theta = \dfrac{1}{4}$
  2. $\overset{\large\rightharpoonup}{a}$、$\overset{\large\rightharpoonup}{b}$、$\overset{\large\rightharpoonup}{c}$ 所張出的平行六面體的體積為 $16$
  3. $\overset{\large\rightharpoonup}{a}$、$\overset{\large\rightharpoonup}{c}$、$\overset{\large\rightharpoonup}{d}$ 兩兩互相垂直
  4. $\overset{\large\rightharpoonup}{d}$ 的長度等於 $4$
  5. $\overset{\large\rightharpoonup}{b}$ 與 $\overset{\large\rightharpoonup}{d}$ 的夾角等於 $\theta$
外積空間坐標平行六面體空間向量與空間中的直線與平面

答案

答案

$(2)(3)$

多選題

詳解

詳解
已知 $|\overset{\large\rightharpoonup}{a}| = |\overset{\large\rightharpoonup}{b}| = |\overset{\large\rightharpoonup}{c}| = 4$,$0 \le \theta \le \pi$。 由 $\overset{\large\rightharpoonup}{a} \times \overset{\large\rightharpoonup}{b} = \overset{\large\rightharpoonup}{c}$ 知 $\overset{\large\rightharpoonup}{c} \perp \overset{\large\rightharpoonup}{a}$ 且 $\overset{\large\rightharpoonup}{c} \perp \overset{\large\rightharpoonup}{b}$。 由長度公式:$|\overset{\large\rightharpoonup}{c}| = |\overset{\large\rightharpoonup}{a}| |\overset{\large\rightharpoonup}{b}| \sin \theta \implies 4 = 4 \times 4 \times \sin \theta \implies \sin \theta = \dfrac{1}{4}$。 因 $\sin \theta = \dfrac{1}{4}$,$\cos \theta = \pm \sqrt{1 - (1/4)^2} = \pm \dfrac{\sqrt{15}}{4} \neq \dfrac{1}{4}$。故 $(1)$ 錯誤。 $(2)$ 平行六面體體積 $V = |(\overset{\large\rightharpoonup}{a} \times \overset{\large\rightharpoonup}{b}) \cdot \overset{\large\rightharpoonup}{c}| = |\overset{\large\rightharpoonup}{c} \cdot \overset{\large\rightharpoonup}{c}| = |\overset{\large\rightharpoonup}{c}|^2 = 4^2 = 16$。故 $(2)$ 正確。 $(3)$ 由定義 $\overset{\large\rightharpoonup}{c} = \overset{\large\rightharpoonup}{a} \times \overset{\large\rightharpoonup}{b} \implies \overset{\large\rightharpoonup}{c} \perp \overset{\large\rightharpoonup}{a}$;由 $\overset{\large\rightharpoonup}{d} = \overset{\large\rightharpoonup}{a} \times \overset{\large\rightharpoonup}{c} \implies \overset{\large\rightharpoonup}{d} \perp \overset{\large\rightharpoonup}{a}$ 且 $\overset{\large\rightharpoonup}{d} \perp \overset{\large\rightharpoonup}{c}$。因此 $\overset{\large\rightharpoonup}{a}, \overset{\large\rightharpoonup}{c}, \overset{\large\rightharpoonup}{d}$ 兩兩互相垂直。故 $(3)$ 正確。 $(4)$ $|\overset{\large\rightharpoonup}{d}| = |\overset{\large\rightharpoonup}{a} \times \overset{\large\rightharpoonup}{c}| = |\overset{\large\rightharpoonup}{a}| |\overset{\large\rightharpoonup}{c}| \sin 90^\circ = 4 \times 4 \times 1 = 16 \neq 4$。故 $(4)$ 錯誤。 $(5)$ 設 $\overset{\large\rightharpoonup}{b}$ 與 $\overset{\large\rightharpoonup}{d}$ 夾角為 $\phi$,則 $\cos \phi = \dfrac{\overset{\large\rightharpoonup}{b} \cdot \overset{\large\rightharpoonup}{d}}{|\overset{\large\rightharpoonup}{b}| |\overset{\large\rightharpoonup}{d}|} = \dfrac{\overset{\large\rightharpoonup}{b} \cdot (\overset{\large\rightharpoonup}{a} \times \overset{\large\rightharpoonup}{c})}{4 \times 16} = \dfrac{(\overset{\large\rightharpoonup}{b} \times \overset{\large\rightharpoonup}{a}) \cdot \overset{\large\rightharpoonup}{c}}{64} = \dfrac{-\overset{\large\rightharpoonup}{c} \cdot \overset{\large\rightharpoonup}{c}}{64} = \dfrac{-16}{64} = -\dfrac{1}{4}$。而 $\cos \theta = \pm \dfrac{\sqrt{15}}{4} \neq -\dfrac{1}{4}$。故 $(5)$ 錯誤。 正確選項為 $(2)(3)$。

題目來源:民國107年指考數學甲 第6題(來源PDF第3頁)

資料版本:2026-05-31(commit 5558697c)

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。

發現錯誤?回報此題問題 →

引用本站:大考雷達站,〈107指考數學甲多選第6題詳解〉,資料版本 2026-05-31,https://twmath.com/questions/107_07A_q06.html

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。