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108學年鷺江國中第1次段考數學 第8題 詳解

拋物線與正三角形求y軸交點 · 單選 · 題目出處:108 學年度第 2 學期第 1 次定期評量 數學科(新北市立鷺江國民中學)

題目
如右圖,坐標平面上有一頂點為A的拋物線,此拋物線與方程式y=2y=2的圖形交於B、C兩點,且ABC\triangle ABC為正三角形。若A點坐標為(3,0)(-3,0),則此拋物線與yy軸的交點坐標為何? (A) (0,92)(0,\dfrac{9}{2}) (B) (0,272)(0,\dfrac{27}{2}) (C) (0,9)(0,9) (D) (0,18)(0,18)
坐標平面上有一條開口向上的拋物線,頂點 A 在 x 軸上、原點 O 的左方。水平直線 y=2(右端標示「y=2」)與拋物線交於 B(左)、C(右)兩點。圖中另以兩條線段連接 A 與 B、A 與 C,這兩條線段和 BC 合成三角形 ABC。A、B、C 三點都在 y 軸左側。坐標軸為標準 xy 軸:y 軸向上、x 軸向右,原點標示為 O。

答案(B)看逐步解析 ↓

逐步解析

  1. 1

    用頂點式設方程式

    拋物線的頂點是 A(3,0)A(-3,0),圖形開口向上,所以可設 y=a(x+3)2y=a(x+3)^2,其中 a>0a>0,對稱軸是 x=3x=-3
  2. 2

    找出正三角形的高

    BBCC 都在水平線 y=2y=2 上,所以 BC\overline{BC} 是水平線段;頂點 AAy=0y=0 上,AABC\overline{BC} 的距離是 20=22-0=2,這就是正三角形 ABCABC 的高。
  3. 3

    由高求出邊長

    BC=s\overline{BC}=s。正三角形的高會把底邊平分,由畢氏定理得 22=s2(s2)2=34s22^2=s^2-\left(\dfrac{s}{2}\right)^2=\dfrac{3}{4}s^2,所以 s2=163s^2=\dfrac{16}{3}s=43=433s=\dfrac{4}{\sqrt{3}}=\dfrac{4\sqrt{3}}{3},半條邊長是 s2=233\dfrac{s}{2}=\dfrac{2\sqrt{3}}{3}
  4. 4

    代入C點求係數

    CC 在對稱軸右側,坐標是 (3+233,2)\left(-3+\dfrac{2\sqrt{3}}{3},\,2\right)。代入 y=a(x+3)2y=a(x+3)^22=a(233)2=a×432=a\left(\dfrac{2\sqrt{3}}{3}\right)^2=a\times\dfrac{4}{3},解得 a=32a=\dfrac{3}{2}
  5. 5

    求與y軸的交點

    拋物線是 y=32(x+3)2y=\dfrac{3}{2}(x+3)^2。令 x=0x=0,得 y=32×(0+3)2=32×9=272y=\dfrac{3}{2}\times(0+3)^2=\dfrac{3}{2}\times9=\dfrac{27}{2}。所以與 yy 軸的交點是 (0,272)\left(0,\dfrac{27}{2}\right)。故選 (B)。
答案
(B)

關鍵觀念:#二次函數 #正三角形 #圖形交點

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常見卡點
關鍵在分清楚「高」和「邊長」。AABC\overline{BC} 的距離 22 是高,不是半條邊長;若直接把半條邊長當成 22,會算出 a=12a=\dfrac{1}{2}、交點 (0,92)\left(0,\dfrac{9}{2}\right) 而誤選 (A)。若把它當成整條 BC\overline{BC} 的長,半條邊變成 11,會得 a=2a=2、交點 (0,18)(0,18) 而落進 (D)。先用畢氏定理把高與邊長的關係算清楚再代點。

還是卡住嗎?

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