113_0XA_q13
113 分科測驗數學甲 第 13 題
📅 113 年 📝 分科測驗數學甲 第 13 題 題型:非選 課綱:108課綱
題組
坐標空間中,考慮三個平面 $E_1:x+y+z=7$、$E_2:x-y+z=3$、$E_3:x-y-z=-5$。令 $E_1$ 與 $E_2$ 相交的直線為 $L_3$;$E_2$ 與 $E_3$ 相交的直線為 $L_1$;$E_3$ 與 $E_1$ 相交的直線為 $L_2$。根據上述,試回答下列問題。
試說明 $L_1$、$L_2$、$L_3$ 中,任兩直線所夾的銳角皆為 $60^\circ$。(非選擇題,$4$ 分)(註:令 $L_1$ 與 $L_2$ 所夾的銳角為 $\alpha$,$L_2$ 與 $L_3$ 所夾的銳角為 $\beta$,$L_3$ 與 $L_1$ 所夾的銳角為 $\gamma$)
空間向量空間幾何空間向量與空間中的直線與平面
答案

$\alpha=\beta=\gamma=60^\circ$

詳解
各平面法向量為 $\mathbf{n}_1=(1,1,1)$、$\mathbf{n}_2=(1,-1,1)$、$\mathbf{n}_3=(1,-1,-1)$。可取 $L_1=E_2\cap E_3$ 的方向向量 $\mathbf{d}_1=(1,1,0)$,$L_2=E_3\cap E_1$ 的方向向量 $\mathbf{d}_2=(0,-1,1)$,$L_3=E_1\cap E_2$ 的方向向量 $\mathbf{d}_3=(1,0,-1)$。三者長度皆為 $\sqrt2$,且任兩內積的絕對值皆為 $1$,所以任兩直線銳角 $\theta$ 滿足 $\cos\theta=\dfrac{1}{2}$,故 $\theta=60^\circ$。

題目來源:大學入學考試中心公開試題。

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