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115學測數學A 第18題 詳解

面積・直接叉積 · 單選 · 題目出處:115 學年度學科能力測驗 數學A 考科(大學入學考試中心)

題目
坐標空間中有一平行六面體 PQRS-ABCD。已知 向量AB×向量AD=(-5,5,5)、向量AD×向量AP=(-2,0,-4)、向量AP×向量AB=(6,-10,-8)、|向量AP|=6。試問平行四邊形 ABCD 的面積為何?
(1) 2√5 (2) 5√2 (3) 5√3 (4) 6√3 (5) 10√2

答案(3) 5√3看逐步解析 ↓

逐步解析

  1. 1

    鎖定考點

    本題考外積的幾何意義:∣u⃗×v⃗∣|\vec{u}\times\vec{v}| 就是 u⃗\vec{u}、v⃗\vec{v} 所張平行四邊形的面積。平行四邊形 ABCDABCD 是由 AB→\overrightarrow{AB} 與 AD→\overrightarrow{AD} 張出的,而 AB→×AD→\overrightarrow{AB}\times\overrightarrow{AD} 題目已經直接給出。
  2. 2

    直接計算

    ABCDABCD 面積 =∣AB→×AD→∣=∣(−5,5,5)∣=(−5)2+52+52=75=53=\left|\overrightarrow{AB}\times\overrightarrow{AD}\right|=|(-5,5,5)|=\sqrt{(-5)^2+5^2+5^2}=\sqrt{75}=5\sqrt{3}。
  3. 3

    識破誘答

    其餘條件全是煙霧彈:∣AD→×AP→∣=4+0+16=25\left|\overrightarrow{AD}\times\overrightarrow{AP}\right|=\sqrt{4+0+16}=2\sqrt{5} 是 AD→\overrightarrow{AD}、AP→\overrightarrow{AP} 張出的側面面積,正是選項 (1) 的誘答來源;∣AP→×AB→∣=36+100+64=200=102\left|\overrightarrow{AP}\times\overrightarrow{AB}\right|=\sqrt{36+100+64}=\sqrt{200}=10\sqrt{2} 是另一個側面,對應選項 (5);∣AP→∣=6\left|\overrightarrow{AP}\right|=6 從頭到尾用不到。挑錯向量對,就會掉進 (1) 或 (5)。
  4. 4

    寫下結論

    平行四邊形 ABCDABCD 的面積為 535\sqrt{3}。答案選 (3)。
答案
(3) 5√3

關鍵觀念:#向量外積 #平行四邊形面積 #資訊篩選

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常見卡點
看到四筆條件就想「全部都要用上」是本題最大的陷阱:求 ABCDABCD 的面積只需要 AB→×AD→\overrightarrow{AB}\times\overrightarrow{AD} 這一筆。先認清目標平行四邊形是由哪兩個向量張出,再取那一筆外積算長度;急著把 AD→×AP→\overrightarrow{AD}\times\overrightarrow{AP} 的長度 252\sqrt{5} 當答案,就會誤選 (1)。

還是卡住嗎?

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