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108_02M_q19
108 學測數學 第 19 題
📅 108 年
📝 學測數學
第 19 題
題型:選填
課綱:99課綱
坐標空間中,考慮有一個頂點在平面 $z = 0$ 上、且有另一個頂點在平面 $z = 6$ 上的正立方體。則滿足前述條件的正立方體之邊長最小可能值為 ____ 。(化成最簡根式)
坐標空間中,考慮有一個頂點在平
坐標幾何
空間向量與空間中的直線與平面
答案
2\sqrt{3}
詳解
設正立方體之邊長為 $L$。我們將與平面 $z=0$ 相交之頂點與另一與 $z=6$ 相交之頂點連接,其高度差為 $6$。 此對應向量可表示為正立方體三互垂直的邊向量 $\overset{\large\rightharpoonup}{u_1}, \overset{\large\rightharpoonup}{u_2}, \overset{\large\rightharpoonup}{u_3}$ 的線性組合(且長度皆為 $L$)。 此二頂點在 $z$ 軸上的最大高度投影差,即為此正立方體的最長對角線在 $z$ 軸上投影之最大值: $$6 \le \sqrt{(L\cos\theta_1)^2 + (L\cos\theta_2)^2 + (L\cos\theta_3)^2}$$ 其中 $\cos\theta_1, \cos\theta_2, \cos\theta_3$ 為邊向量與 $z$ 軸之方向餘弦,滿足 $\cos^2\theta_1 + \cos^2\theta_2 + \cos^2\theta_3 = 1$。 因其在空間中之最大可能投影為體對角線長度,即: $$6 \le \sqrt{3} L \Rightarrow L \ge \frac{6}{\sqrt{3}} = 2\sqrt{3}$$ 故正立方體邊長之最小可能值為 $2\sqrt{3}$。 答:2\sqrt{3}。
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。