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IAL 2025 June FP3 Q8

A Level / Edexcel / FP3

IAL 2025 June Paper · Question 8

题目

Problem

The plane Π1\Pi_1 has equation

r=(251)+λ(562)+μ(124)\mathbf{r} = \begin{pmatrix} 2 \\ 5 \\ 1 \end{pmatrix} + \lambda \begin{pmatrix} 5 \\ -6 \\ 2 \end{pmatrix} + \mu \begin{pmatrix} 1 \\ 2 \\ 4 \end{pmatrix}

where λ\lambda and μ\mu are scalar parameters.

(a) Determine

(7i+5j6k)×(3i+j+2k)(7\mathbf{i}+5\mathbf{j}-6\mathbf{k}) \times (-3\mathbf{i}+\mathbf{j}+2\mathbf{k})

(b) Hence show that the equation of Π1\Pi_1 can be written in the form

r(8i+2j+11k)=p\mathbf{r}\cdot(8\mathbf{i}+2\mathbf{j}+11\mathbf{k})=p

where pp is a constant to be determined.

Given that

  • the plane Π2\Pi_2 has equation xy+z=7x-y+z=7
  • the planes Π1\Pi_1 and Π2\Pi_2 intersect in the line l1l_1

(c) determine an equation for l1l_1 giving your answer in the form (ra)×b=0(\mathbf{r}-\mathbf{a})\times \mathbf{b}=0 where a\mathbf{a} and b\mathbf{b} are constant vectors.

Given also that

  • the point A has coordinates (2,1,3)(2,1,3)
  • the point B has coordinates (3,0,2)(3,0,2)
  • the line l2l_2 passes through A and B

(d) determine the shortest distance between l1l_1 and l2l_2

(1)
(2)
(3)
(4)
题目中文翻译 r=(251)+λ(562)+μ(124)\mathbf{r} = \begin{pmatrix} 2 \\ 5 \\ 1 \end{pmatrix} + \lambda \begin{pmatrix} 5 \\ -6 \\ 2 \end{pmatrix} + \mu \begin{pmatrix} 1 \\ 2 \\ 4 \end{pmatrix}

其中 λ\lambdaμ\mu 为标量参数。

(a) 求

(7i+5j6k)×(3i+j+2k)(7\mathbf{i}+5\mathbf{j}-6\mathbf{k}) \times (-3\mathbf{i}+\mathbf{j}+2\mathbf{k})

(b) 从而证明 Π1\Pi_1 的方程可写成

r(8i+2j+11k)=p\mathbf{r}\cdot(8\mathbf{i}+2\mathbf{j}+11\mathbf{k})=p

其中 pp 为待定常数。

已知

  • 平面 Π2\Pi_2 的方程为 xy+z=7x-y+z=7
  • 平面 Π1\Pi_1Π2\Pi_2 的交线为 l1l_1

(c) 求 l1l_1 的方程,答案写成 (ra)×b=0(\mathbf{r}-\mathbf{a})\times \mathbf{b}=0 的形式,其中 a\mathbf{a}b\mathbf{b} 为常向量。

另外已知

  • 点 A 的坐标为 (2,1,3)(2,1,3)
  • 点 B 的坐标为 (3,0,2)(3,0,2)
  • 直线 l2l_2 经过 A 和 B

(d) 求直线 l1l_1l2l_2 的最短距离。

解答