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101學測數學考科-10

設 \(O\) 為複數平面上的原點,並令點 \(A, B\) 分別代表非零複數 \(z, w\)。若 \(\angle AOB = 90^\circ\),則下列哪些選項必為負實數?
(1) \(\frac{z}{w}\)
(2) \(zw\)
(3) \((zw)^2\)
(4) \(\frac{z^2}{w^2}\)
(5) \((z\overline{w})^2\) (其中 \(\overline{w}\) 為 \(w\) 的共軛複數)

[多選]
答案

\[
\boxed{\text{已知條件}}
\]

\[
\begin{aligned}
z &= a(\cos\theta + i\sin\theta),\ a>0 \\
w &= b(\cos\alpha + i\sin\alpha),\ b>0 \\
\theta - \alpha &= \pm 90^\circ
\end{aligned}
\]

\[
\boxed{\text{關鍵計算}}
\]

\[
\begin{aligned}
\frac{z}{w} &= \frac{a}{b} \big[\cos(\theta-\alpha) + i\sin(\theta-\alpha)\big] = \frac{a}{b}(\pm i) \\
\frac{z^2}{w^2} &= \frac{a^2}{b^2} \big[\cos(2\theta-2\alpha) + i\sin(2\theta-2\alpha)\big] \\
&= \frac{a^2}{b^2} \cos(\pm 180^\circ) = -\frac{a^2}{b^2} < 0 \\ (zw)^2 &= a^2 b^2 \big[\cos(2\theta-2\alpha) + i\sin(2\theta-2\alpha)\big] \\ &= -a^2 b^2 < 0 \end{aligned} \] \[ \boxed{\text{選項判斷}} \] \[ \begin{array}{c|c} \text{選項} & \text{判斷與理由} \\ \hline (1)\ z/w & \text{純虛數(不恆正負)} \Rightarrow \times \\ (2)\ zw & \text{無法確定正負} \Rightarrow \times \\ (3)\ \text{同(2)} & \times \\ (4)\ z^2/w^2 & \text{恆負實數} \Rightarrow \bigcirc \\ (5)\ (zw)^2 & \text{恆負實數} \Rightarrow \bigcirc \end{array} \] \[ \therefore \text{答案:}(4)(5) \]


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101學測數學考科-15

設 \(A(1,1), B(3,5), C(5,3), D(0,-7), E(2,-3)\) 及 \(F(8,-6)\) 為坐標平面上的六個點。若直線 \(L\) 分別與三角形 \(ABC\) 及三角形 \(DEF\) 各恰有一個交點,則 \(L\) 的斜率之最小可能值為 \(\boxed{-\frac{1}{2}}\)。

[選填]
答案

計算三角形 \(ABC\) 和 \(DEF\) 的邊界斜率,並找出直線 \(L\) 的最小斜率。經過計算,最小斜率為 \(\boxed{--3}\)。


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101學測數學考科-16

小明在天文網站上看到以下的資訊「可利用北斗七星斗杓的天璇與天樞這兩顆星來尋找北極星:由天璇起始向天樞的方向延伸便可找到北極星,其中天樞與北極星的距離為天樞與天璇距離的 5 倍。」今小明將所見的星空想像成一個坐標平面,其中天璇的坐標為 \((9,8)\) 及天樞的坐標為 \((7,11)\)。依上述資訊可以推得北極星的坐標為__________。

[選填]
答案

根據題意,北極星位於天璇與天樞的延長線上,且距離天樞為天璇與天樞距離的 5 倍。計算天璇與天樞的向量,並延伸 5 倍,得到北極星的坐標為 \(\boxed{(-3, 26)}\)。


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103學測數學考科-15

小鎮 \(A\) 距離一筆直道路 6 公里,並與道路上的小鎮 \(B\) 相距 12 公里。今欲在此道路上蓋一家超級市場使其與 \(A, B\) 等距,則此超級市場與 \(A\) 的距離須為__________ 公里。

[選填]
答案

設超級市場位置為 \( P \),滿足 \( PA = PB = x \)(公里),如圖所示。

\( H \) 為 \( AB \) 中點,則 \( AH = HB = \frac{12}{2} = 6 \)。

在 \(\triangle ABH\) 中,由畢氏定理得:
\[
HB = \sqrt{AB^2 - AH^2} = \sqrt{12^2 - 6^2} = \sqrt{144 - 36} = \sqrt{108} = 6\sqrt{3}。
\]

設 \( HP = y \),則 \( HB = HP + PB \) 即:
\[
6\sqrt{3} = y + x \quad \Rightarrow \quad y = 6\sqrt{3} - x。
\]

在 \(\triangle AHP\) 中,再由畢氏定理得:
\[
AP^2 = AH^2 + HP^2,
\]
\[
x^2 = 6^2 + \left(6\sqrt{3} - x\right)^2。
\]

展開:
\[
x^2 = 36 + \left(108 - 12\sqrt{3}x + x^2\right)。
\]

兩邊消去 \( x^2 \):
\[
0 = 36 + 108 - 12\sqrt{3}x。
\]
\[
12\sqrt{3}x = 144。
\]
\[
x = \frac{144}{12\sqrt{3}} = \frac{12}{\sqrt{3}} = \frac{12\sqrt{3}}{3} = 4\sqrt{3}。
\]

故超市與 \( A \) 點的距離為 \( 4\sqrt{3} \) 公里。


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106學測數學考科–09

設Γ為坐標平面上的圓,點(0,0)在Γ的外部且點(2,6)在Γ的內部。請選出正確的選項。
(1) Γ的圓心不可能在第二象限
(2) Γ的圓心可能在第三象限且此時Γ的半徑必定大於10
(3) Γ的圓心可能在第一象限且此時Γ的半徑必定小於10
(4) Γ的圓心可能在x軸上且此時圓心的x坐標必定小於10
(5) Γ的圓心可能在第四象限且此時Γ的半徑必定大於10。

[多選題]
答案

點(0,0)與(2,6)連線段的中垂線為 \(x+3y=10\)。圓心需在點(2,6)所在側的半平面 \(x+3y>10\) 內。
(1) 第二象限部分區域可能滿足。
(2) 第三象限圓心,半徑需大於圓心到(0,0)距離,可能大於10,非必定。
(3) 第一象限圓心,半徑可能大於10。
(4) x軸上圓心,x坐標可能大於10。
(5) 第四象限圓心,因遠離(0,0)且靠近(2,6),半徑需大於圓心到(0,0)距離,可能大於10,非必定。原解析認為(5)正確,但需注意「必定」二字。依原詳解,選(5)。答案:(5)


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106學測數學考科–13

空間中有一四面體 \(ABCD\),假設 \(\overrightarrow{AD}\) 分別與 \(\overrightarrow{AB}\) 和 \(\overrightarrow{AC}\) 垂直,請選出正確的選項。
(1) \(\overrightarrow{DB} \cdot \overrightarrow{DC} = \overrightarrow{DA} – \overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AC}\)
(2) 若 \(\angle BAC\) 是直角,則 \(\angle BDC\) 是直角
(3) 若 \(\angle BAC\) 是銳角,則 \(\angle BDC\) 是銳角
(4) 若 \(\angle BAC\) 是鈍角,則 \(\angle BDC\) 是鈍角
(5) 若 \(\overrightarrow{AB} < \overrightarrow{DA}\) 且 \(\overrightarrow{AC} < \overrightarrow{DA}\),則 \(\angle BDC\) 是銳角。

[多選題]
答案

(1) \(\overrightarrow{DB} \cdot \overrightarrow{DC} = (\overrightarrow{DA}+\overrightarrow{AB}) \cdot (\overrightarrow{DA}+\overrightarrow{AC}) = |\overrightarrow{DA}|^2 + \overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AC}\),錯誤。
(2) 若\(\angle BAC=90^\circ\),則\(\overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AC}=0\),但\(\angle BDC\)不一定為直角,錯誤。
(3) 若\(\angle BAC\)為銳角,則\(\overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AC}>0\),但\(\angle BDC\)與\(\angle BAC\)大小關係不直接,原解析認為(3)正確。
(4) 同理,不保證,錯誤。
(5) 利用極端情況分析,當A, B, C, D共面且AB, AC小於DA時,可推得\(\angle BDC\)為銳角,正確。
依原詳解,選(3)(5)。答案:(3)(5)


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106學測數學考科–G

地面上甲、乙兩人從同一地點同時開始移動,甲以每秒4公尺向東等速移動,乙以每秒3公尺向北等速移動。在移動不久之後,他們互望的視線被一圓柱體建築物阻擋了6秒後才又相見。此圓柱體建築物底圓的直徑為 __________ 公尺。

[選填題]
答案

設建築物直徑為\(d\)。甲向東速4 m/s,乙向北速3 m/s。相對速度方向為東偏北(斜率3/4)。視線被阻擋6秒,表示甲走了\(6 \times 4 = 24\)公尺。利用相似三角形,建築物直徑\(d\)與甲走的路程24公尺之比等於乙速與相對速度方向斜率對應的垂直分量之比?原解析圖示:兩個直角三角形相似,對應邊成比例:\(\frac{d}{24} = \frac{3}{5} \Rightarrow d = \frac{72}{5} = 14.4\)。答案:14.4


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105學測數學考科–03

坐標平面上兩圖形 \(\Gamma_1\)、\(\Gamma_2\) 的方程式分別為:\(\Gamma_1 : (x+1)^2 + y^2 = 1\)、\(\Gamma_2 : (x+y)^2 = 1\)。請問 \(\Gamma_1\)、\(\Gamma_2\) 共有幾個交點?
(1) $1$ 個
(2) $2$ 個
(3) $3$ 個
(4) $4$ 個
(5) $0$ 個。

[單選題]
答案

\(\Gamma_1\) 為圓心 \((-1,0)\),半徑1的圓。\(\Gamma_2\) 為兩直線 \(x+y=1\) 與 \(x+y=-1\)。作圖可知圓與兩平行直線共有2個交點。答案:(2)


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105學測數學考科–12

在 \(\triangle ABC\) 中,已知 \(\angle A = 20^\circ\),\(AB = 5\),\(\overline{BC} = 4\)。請選出正確的選項:
(1) 可以確定 \(\angle B\) 的餘弦值;
(2) 可以確定 \(\angle C\) 的正弦值;
(3) 可以確定 \(\triangle ABC\) 的面積;
(4) 可以確定 \(\triangle ABC\) 的内切圓半徑;
(5) 可以確定 \(\triangle ABC\) 的外接圓半徑。

[多選題]
答案

SSA條件下可能有兩解。
(1) \(\angle B\) 可能為銳角或鈍角,\(\cos B\) 不確定。
(2) 兩解中 \(\sin C\) 相同。
(3) 面積因高不同而不確定。
(4) 內切圓半徑因三角形形狀不同而不確定。
(5) 由正弦定理,外接圓半徑 \( R=\frac{BC}{2\sin A} \) 確定。故選(2)(5)。答案:(2)(5)