112學測數學A單選第6題詳解

📅 112 年 📝 學測數學A 第 6 題 題型:單選 課綱:108課綱

答案與本題考點

答案:$(3)$

本題考點:向量內積、期望值、機率、空間向量與空間中的直線與平面

題目

坐標空間中,考慮邊長為 $1$ 的正立方體,固定一頂點 $O$。從 $O$ 以外的七個頂點隨機選取相異兩點,設此兩點為 $P,Q$,試問所得的內積 $\overset{\large\rightharpoonup}{OP}\cdot \overset{\large\rightharpoonup}{OQ}$ 之期望值為下列哪一個選項?
  1. $\dfrac{4}{7}$
  2. $\dfrac{5}{7}$
  3. $\dfrac{6}{7}$
  4. $1$
  5. $\dfrac{8}{7}$
向量內積期望值機率空間向量與空間中的直線與平面
解題手法分類討論〔AI 推測〕

答案

答案

$(3)$

答案取自官方答案表;「/」者依官方解答頁整理。

詳解

詳解
1. 取 $O$ 為原點 $(0,0,0)$,則其餘七個頂點的坐標為三個分量各取 $0$ 或 $1$(不全為 $0$)。依分量中 $1$ 的個數分類: - 恰 $1$ 個 $1$:$(1,0,0),(0,1,0),(0,0,1)$,共 $3$ 個。 - 恰 $2$ 個 $1$:$(1,1,0),(1,0,1),(0,1,1)$,共 $3$ 個。 - 恰 $3$ 個 $1$:$(1,1,1)$,共 $1$ 個。 2. 因為從 $7$ 個頂點中選 $2$ 個,共有 $C^7_2=21$ 種等機率的選法,所以期望值為所有配對內積的總和除以 $21$。 兩個向量內積等於對應分量同為 $1$ 的位置數。 3. 計算各類配對的內積和: - $(1,1,1)$ 與其餘 $6$ 個頂點的內積和:$1+1+1+2+2+2=9$。 - 三個「恰 $1$ 個 $1$」頂點之間的內積:兩兩內積皆為 $0$,總和 $0$。 - 三個「恰 $2$ 個 $1$」頂點之間的內積:兩兩恰有一個共同分量為 $1$,總和 $3$。 - 「恰 $1$ 個 $1$」與「恰 $2$ 個 $1$」之間的內積: 若 $1$ 的位置被包含則內積 $1$,否則 $0$。$(1,0,0)$ 與 $(1,1,0),(1,0,1)$ 內積 $1$,與 $(0,1,1)$ 內積 $0$。同理輪換,總和 $6$。 4. 總內積和 $=9+0+3+6=18$,期望值為 $\frac{18}{21}=\frac{6}{7}$。 故選 $(3)$。

題目來源:民國112年學測數學A 第6題(來源PDF第3頁)

資料版本:2026-06-29(commit 2a28ae7a)

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,〈112學測數學A單選第6題詳解〉,資料版本 2026-06-29,https://twmath.com/questions/112_02A_q06

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。