111學測數學A選填第16題詳解

📅 111 年 📝 學測數學A 第 16 題 題型:選填 課綱:108課綱

答案與本題考點

答案:$x-3y-2z=5$

本題考點:空間中的直線、空間中的平面、正射影、空間向量與空間中的直線與平面

題目

坐標空間中,平面 $x-y+2z=3$ 上有兩相異直線 $L:\dfrac{x}{2}-1=y+1=-2z$ 與 $L^{\prime}$。已知 $L$ 也在另一平面 $E$ 上,且 $L^{\prime}$ 在 $E$ 的投影與 $L$ 重合。則 $E$ 的方程式為 ____。
空間中的直線空間中的平面正射影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

答案

$x-3y-2z=5$

答案取自 PDF 答案或評分參考頁。

詳解

詳解
平面 $P:x-y+2z=3$ 上有兩相異直線 $L$ 和 $L'$。$L:\frac{x}{2}-1=y+1=-2z$ 也在平面 $E$ 上,且 $L'$ 在 $E$ 的投影與 $L$ 重合。 1. 將 $L$ 化為參數式:令 $\frac{x}{2}-1=y+1=-2z=t$,則 $$x=2(t+1)=2t+2,\; y=t-1,\; z=-\frac{t}{2}.$$ $L$ 的方向向量為 $\overset{\large\rightharpoonup}{d}=(2,1,-\frac{1}{2})$,可取 $(4,2,-1)$。 2. 因為 $L'$ 在 $E$ 的投影與 $L$ 重合,投影方向(即 $E$ 的法向量方向)必須沿 $P$ 上垂直於 $L$ 的方向。$E$ 的法向量 $\overset{\large\rightharpoonup}{n_E}$ 必須同時滿足: - $\overset{\large\rightharpoonup}{n_E}\perp\overset{\large\rightharpoonup}{d}$(因為 $L$ 在 $E$ 上) - $\overset{\large\rightharpoonup}{n_E}$ 在 $P$ 上(因為投影方向沿 $P$) 3. 平面 $P$ 的法向量為 $\overset{\large\rightharpoonup}{n_P}=(1,-1,2)$。因為 $\overset{\large\rightharpoonup}{n_E}$ 在 $P$ 上,所以 $\overset{\large\rightharpoonup}{n_E}\perp\overset{\large\rightharpoonup}{n_P}$。又 $\overset{\large\rightharpoonup}{n_E}\perp\overset{\large\rightharpoonup}{d}$,所以 $$\overset{\large\rightharpoonup}{n_E}\parallel\overset{\large\rightharpoonup}{n_P}\times\overset{\large\rightharpoonup}{d}.$$ $$\begin{aligned} \overset{\large\rightharpoonup}{n_P}\times\overset{\large\rightharpoonup}{d} &=(1,-1,2)\times(4,2,-1) \\[4pt] &=((-1)(-1)-2\cdot2,\;2\cdot4-1\cdot(-1),\;1\cdot2-(-1)\cdot4) \\[4pt] &=(1-4,\;8+1,\;2+4)=(-3,9,6). \end{aligned}$$ 可約簡為 $(-1,3,2)$ 或 $(1,-3,-2)$。 4. 因為 $E$ 包含 $L$,取 $L$ 上一點($t=0$ 時 $x=2,y=-1,z=0$)代入 $E$ 的方程式求常數項。設 $E:x-3y-2z=k$,代入 $(2,-1,0)$: $$2-3(-1)-2(0)=2+3=5.$$ 所以 $E:x-3y-2z=5$。 故填 $x-3y-2z=5$。

題目來源:民國111年學測數學A 第16題(來源PDF第6頁)

資料版本:2026-07-17(commit e3f5a492)

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。

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引用本站:大考雷達站,〈111學測數學A選填第16題詳解〉,資料版本 2026-07-17,https://twmath.com/questions/111_02A_q16.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。