115分科測驗數學甲非選第16題詳解

📅 115 年 📝 分科測驗數學甲 第 16 題 題型:非選 課綱:108課綱

答案與本題考點

答案:$x-2y-z=5$

本題考點:空間中的平面、法向量、外積、空間向量與空間中的直線與平面

題目

15-17題為題組
考慮坐標空間中兩平面 $E_1: x+y+2z=2$、$E_2: 2x-y+z=1$,並設其交線為 $L$。根據上述,試回答下列問題。
設另一平面 $E_3$ 與 $L$ 平行且包含直線 $L_3:\begin{cases} x=3+t \\ y=-2-t \\ z=2+3t \end{cases}$,$t$ 為實數,試求平面 $E_3$ 的方程式。(非選擇題,$4$ 分)
空間中的平面法向量外積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

$x-2y-z=5$

非選擇題

詳解

詳解
1. 因為 $E_1: x+y+2z=2$ 的法向量為 $\overset{\large\rightharpoonup}{n}_1=(1,1,2)$、$E_2: 2x-y+z=1$ 的法向量為 $\overset{\large\rightharpoonup}{n}_2=(2,-1,1)$,而交線 $L$ 同時落在兩平面上,所以 $L$ 與這兩個法向量都垂直。 2. 因為兩向量的外積同時垂直於它們,所以 $$\overset{\large\rightharpoonup}{n}_1\times \overset{\large\rightharpoonup}{n}_2=(1\cdot 1-2\cdot(-1),\; 2\cdot 2-1\cdot 1,\; 1\cdot(-1)-1\cdot 2)=(3,3,-3),$$ 故 $L$ 的方向向量可取 $(1,1,-1)$。 3. 因為 $L_3$ 的參數式為 $x=3+t$、$y=-2-t$、$z=2+3t$,所以其方向向量為 $(1,-1,3)$,且取 $t=0$ 得 $L_3$ 上一點 $(3,-2,2)$。 4. 因為 $E_3$ 與 $L$ 平行且包含 $L_3$,所以 $E_3$ 同時平行於 $(1,1,-1)$ 與 $(1,-1,3)$,其法向量可取這兩個向量的外積: $$(1,1,-1)\times(1,-1,3)=(1\cdot 3-(-1)\cdot(-1),\; (-1)\cdot 1-1\cdot 3,\; 1\cdot(-1)-1\cdot 1)=(2,-4,-2),$$ 化簡後取 $\overset{\large\rightharpoonup}{n}_3=(1,-2,-1)$。 5. 因為 $E_3$ 的法向量為 $(1,-2,-1)$ 且通過點 $(3,-2,2)$,所以常數項為 $3-2\cdot(-2)-2=5$。 故 $E_3: x-2y-z=5$。

題目來源:民國115年分科測驗數學甲 第16題(來源PDF第7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,〈115分科測驗數學甲非選第16題詳解〉,資料版本 2026-07-17,https://twmath.com/questions/115_0XA_q16

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