111分科測驗數學甲非選第14題詳解

📅 111 年 📝 分科測驗數學甲 第 14 題 題型:非選 課綱:108課綱

答案與本題考點

答案:官方評分原則:$\sum_{k=1}^n\left(20\cdot\dfrac{15k}{n}+\dfrac49\left(\dfrac{15k}{n}\right)^2\right)\dfrac{15}{n}$;$\int_0^{15}\left(20x+\dfrac49x^2\right)dx=2750$。

本題考點:定積分、黎曼和、空間向量與空間中的直線與平面、微積分

題目

12-14 題為題組
有一積木(如圖),其中 $ACFD$ 和 $ABED$ 是兩個全等的等腰梯形,$BCFE$ 是一個矩形。設 $A$ 點在直線 $BC$ 的投影為 $M$ 且在平面 $BCFE$ 的投影為 $P$。已知 $\overline{AD}=30$、$\overline{CF}=40$、$\overline{AP}=15$ 且 $\overline{BC}=10$。將平面 $BCFE$ 置於水平桌面上,且將與 $BCFE$ 平行的平面稱為水平面。試回答下列問題。
將線段 $\overline{AP}$ 的 $n$ 等分點沿著向量 $\overset{\large\rightharpoonup}{AP}$ 的方向依序設為 $A=P_0,P_1,\ldots,P_{n-1},P_n=P$。在每一個分段 $\overline{P_{k-1}P_k}$,考慮以通過 $P_k$ 的水平面與此積木所截的矩形為底、$\overline{P_{k-1}P_k}$ 為高,所形成的長方體。請利用此切片方法寫下估計此積木體積的黎曼和(不需化簡),且以定積分形式表示此積木的體積並求其值。(非選擇題,$6$ 分)
積木示意圖
積木示意圖
定積分黎曼和空間向量與空間中的直線與平面微積分
解題手法公式代入〔AI 推測〕

答案

答案

官方評分原則:$\sum_{k=1}^n\left(20\cdot\dfrac{15k}{n}+\dfrac49\left(\dfrac{15k}{n}\right)^2\right)\dfrac{15}{n}$;$\int_0^{15}\left(20x+\dfrac49x^2\right)dx=2750$。

答案依 PDF 後附答案或評分原則。

詳解

詳解
將 $\overline{AP}$ 分成 $n$ 等分,每段長 $\Delta x = \frac{15}{n}$。 因為第 $k$ 個分段 $\overline{P_{k-1}P_k}$ 對應的距離為 $x_k = \frac{15k}{n}$, 以通過 $P_k$ 的水平截面為底、$\Delta x$ 為高的小長方體體積為 $$A(x_k)\Delta x = \left(20\cdot\frac{15k}{n} + \frac{4}{9}\left(\frac{15k}{n}\right)^2\right)\frac{15}{n},$$ 所以積木體積的黎曼和為 $$\sum_{k=1}^{n}\left(20\cdot\frac{15k}{n} + \frac{4}{9}\left(\frac{15k}{n}\right)^2\right)\frac{15}{n}.$$ 當 $n\to\infty$ 時,此為函數 $A(x)=20x+\frac{4}{9}x^2$ 在區間 $[0,15]$ 上的定積分: $$V = \int_0^{15}\!\left(20x+\frac{4}{9}x^2\right)dx = \left[10x^2+\frac{4}{27}x^3\right]_0^{15} = 10\times225+\frac{4}{27}\times3375 = 2250+500 = 2750.$$ 故積木體積為 $2750$。

題目來源:民國111年分科測驗數學甲 第14題(來源PDF第9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分科測驗數學甲非選第14題詳解〉,資料版本 2026-07-17,https://twmath.com/questions/111_0XA_q14.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。