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題意

坐標空間中有兩條不相交的直線 ,另有一條直線 同時與兩者相交且垂直。 點 分別在 上,且各自到 的距離都是 。題目要找 的距離。完整直線方程式見 大考中心 112 學測數學 A 試卷

為什麼會錯

大考中心的答對率及鑑別度表 顯示本題答對率只有 。常見卡點是把紙面上看似相交的線當成真的相交、只求出兩直線間距離, 或把三段長度直接相加。空間圖可以旋轉,但垂直關係與長度不會跟著視角改變。

觀念

兩條直線的方向向量分別是

因為 ,兩個方向互相垂直。外積

同時垂直兩條直線。若分別取兩直線上的已知點 ,則兩歪斜線的距離是

的交點記成 分別沿三個互相垂直的方向,所以可以連續使用畢氏定理:

因此 。這個結果不依賴 各自在交點的哪一側。

互動怎麼看

  • 金線是 的公垂線段,長度固定為
  • 拉到 ,觀察 如何由 變成
  • 拖動畫布或使用視角滑桿;確認外觀會改變,但三個互相垂直的方向不變。
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