<選填題>坐標平面上有三條直線\(L\)、\(L_1\)、\(L_2\),其中\(L\)為水平線,\(L_1\)、\(L_2\)的斜率分別為\(\frac{3}{4}\)、\(-\frac{4}{3}\)。已知\(L\)被\(L_1\)、\(L_2\)所截出的線段長為30,則\(L\)、\(L_1\)、\(L_2\)所決定的三角形的面積為____。
1. **求\(L_1\)與\(L_2\)的夾角**:
- 已知兩直線斜率\(k_1=\frac{3}{4}\),\(k_2 = -\frac{4}{3}\),根據兩直線夾角公式\(\tan\theta=\left|\frac{k_1 - k_2}{1 + k_1k_2}\right|\),可得\(\tan\theta=\left|\frac{\frac{3}{4}-(-\frac{4}{3})}{1+\frac{3}{4}×(-\frac{4}{3})}\right|=\infty\),所以\(L_1\)與\(L_2\)垂直。
2. **求三角形的高**:
- 設\(L\)與\(L_1\)、\(L_2\)的交點分別為\(A\)、\(B\),\(L_1\)與\(L_2\)的交點為\(C\)。\(L\)被\(L_1\)、\(L_2\)所截出的線段\(AB = 30\)。
- 因為\(L_1\)與\(L_2\)垂直,所以\(L_1\)與\(L_2\)的交點到\(L\)的距離\(h\)就是\(\triangle ABC\)的高。
- 由斜率\(k_1=\frac{3}{4}\),可設\(L_1\)的直線方程為\(y=\frac{3}{4}x + b_1\),\(L_2\)的直線方程為\(y = -\frac{4}{3}x + b_2\)。
- 由於\(L\)是水平線,不妨設\(L\)的方程為\(y = 0\)。
- 根據點到直線的距離公式,\(L_1\)與\(L_2\)的交點到\(L\)的距離\(h\),可先求出\(L_1\)與\(L_2\)的交點。聯立\(\begin{cases}y=\frac{3}{4}x + b_1\\y = -\frac{4}{3}x + b_2\end{cases}\),解得交點坐標(含\(b_1\)、\(b_2\)),再代入點到直線距離公式\(d=\frac{\vert Ax_0 + By_0 + C\vert}{\sqrt{A^2 + B^2}}\)(\(L\):\(Ax + By + C = 0\)即\(0x+1y + 0 = 0\))。
- 另一種思路,因為\(L_1\)、\(L_2\)斜率分別為\(\frac{3}{4}\)、\(-\frac{4}{3}\),所以\(L_1\)、\(L_2\)與水平線\(L\)構成的直角三角形中,\(L_1\)、\(L_2\)夾角的正切值已知,截得線段\(AB = 30\),可利用直角三角形的性質求高\(h\)。
- 由\(L_1\)、\(L_2\)斜率可知,它們與水平線構成的直角三角形中,兩直角邊之比為\(3:4\),截得線段\(AB\)為斜邊,所以高\(h = 12\)。
3. **計算三角形面積**:
- 三角形面積公式\(S=\frac{1}{2}×底×高\),底為\(AB = 30\),高\(h = 12\),所以\(S=\frac{1}{2}×30×12 = 180\)。
答案:180 報錯
ChatGPT DeepSeek
