110_07A_q12
110 指考數學甲 第 12 題
📅 110 年 📝 指考數學甲 第 12 題 題型:非選 課綱:108課綱
一、坐標空間中,令 $E$ 為通過三點 $A(0,-1,-1)$、$B(1,-1,-2)$、$C(0,1,0)$ 的平面。假設 $H$ 為空間中一點,且滿足 $\overset{\large\rightharpoonup}{AH}=\dfrac{2}{3}\overset{\large\rightharpoonup}{AB}-\dfrac{1}{3}\overset{\large\rightharpoonup}{AC}+3(\overset{\large\rightharpoonup}{AB}\times\overset{\large\rightharpoonup}{AC})$。根據上述,試回答下列問題。 (1)試求四面體 $ABCH$ 的體積。($4$ 分)(註:四面體體積為三分之一的底面積乘以高) (2)令點 $H'$ 為點 $H$ 相對於平面 $E$ 的對稱點,試求 $H'$ 的坐標。($4$ 分) (3)試判斷點 $H'$ 在平面 $E$ 的投影點是否位在 $\triangle ABC$ 的內部?並說明理由。($4$ 分)(註:三角形的內部不含三角形的三邊)
空間向量空間幾何空間向量與空間中的直線與平面
解題手法向量化〔AI 推測〕
答案

體積 $\dfrac{9}{2}$;$H'=(-\dfrac{16}{3},\dfrac{4}{3},-8)$;投影點不在 $\triangle ABC$ 的內部。

詳解
有 $\overset{\large\rightharpoonup}{AB}=(1,0,-1)$、$\overset{\large\rightharpoonup}{AC}=(0,2,1)$,故 $\overset{\large\rightharpoonup}{AB}\times\overset{\large\rightharpoonup}{AC}=(2,-1,2)$,長度為 $3$。$\overset{\large\rightharpoonup}{AH}$ 中平行平面 $E$ 的部分為 $\dfrac{2}{3}\overset{\large\rightharpoonup}{AB}-\dfrac{1}{3}\overset{\large\rightharpoonup}{AC}$,法向量部分為 $3(\overset{\large\rightharpoonup}{AB}\times\overset{\large\rightharpoonup}{AC})$。四面體體積為 $\dfrac{|(\overset{\large\rightharpoonup}{AB}\times\overset{\large\rightharpoonup}{AC})\cdot\overset{\large\rightharpoonup}{AH}|}{6}=\dfrac{3\cdot9}{6}=\dfrac{9}{2}$。反射時平面內分量不變、法向量分量變號,所以 $\overset{\large\rightharpoonup}{AH'}=\dfrac{2}{3}\overset{\large\rightharpoonup}{AB}-\dfrac{1}{3}\overset{\large\rightharpoonup}{AC}-3(\overset{\large\rightharpoonup}{AB}\times\overset{\large\rightharpoonup}{AC})=\left(-\dfrac{16}{3},\dfrac{7}{3},-7\right)$,故 $H'=\left(-\dfrac{16}{3},\dfrac{4}{3},-8\right)$。投影點為 $A+\dfrac{2}{3}\overset{\large\rightharpoonup}{AB}-\dfrac{1}{3}\overset{\large\rightharpoonup}{AC}$,其相對於 $A,B,C$ 的仿射係數含負係數,故不在 $\triangle ABC$ 的內部。

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。