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110指考數學甲試題–B


<選填>坐標平面上,一個半徑為12的圓與直線\(x + y = 0\)相交於兩點,且這兩點的距離為8。若此圓與直線\(x + y = 24\)交於\(P\)、\(Q\)兩點,則線段\(\overline{PQ}\)的長度為(化成最簡根式)

答案

首先求圓心到直線\(x + y = 0\)的距離\(d_1\)。
由弦長公式\(l = 2\sqrt{r^{2}-d^{2}}\)(其中\(l\)是弦長,\(r\)是圓半徑,\(d\)是圓心到直線的距離),已知弦長\(l = 8\),半徑\(r = 12\),可得\(d_1=\sqrt{12^{2}-4^{2}}=\sqrt{144 - 16}=8\sqrt{2}\)。
設圓心坐標為\((x_0,y_0)\),則\(d_1=\frac{\vert x_0 + y_0\vert}{\sqrt{1^{2}+1^{2}}}=8\sqrt{2}\),即\(\vert x_0 + y_0\vert = 16\)。
再求圓心到直線\(x + y = 24\)的距離\(d_2\),\(d_2=\frac{\vert x_0 + y_0 - 24\vert}{\sqrt{1^{2}+1^{2}}}\)。
由\(\vert x_0 + y_0\vert = 16\),分兩種情況:
若\(x_0 + y_0 = 16\),則\(d_2=\frac{\vert16 - 24\vert}{\sqrt{2}} = 4\sqrt{2}\);若\(x_0 + y_0 = -16\),則\(d_2=\frac{\vert - 16 - 24\vert}{\sqrt{2}} = 20\sqrt{2}\)(此時圓與直線\(x + y = 24\)相離,舍去)。
所以\(d_2 = 4\sqrt{2}\)。
根據弦長公式求\(\vert PQ\vert\),\(\vert PQ\vert = 2\sqrt{r^{2}-d_2^{2}} = 2\sqrt{12^{2}-(4\sqrt{2})^{2}} = 2\sqrt{144 - 32}=2\sqrt{112}=8\sqrt{7}\) 。(原答案\((14)\sqrt{15}\)可能有誤) 報錯
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