Тела вращения КТ 3
Усеченный конус вписан в шар радиуса $$50$$ см. Если центры оснований конуса удалены от центра шара на расстояния $$1$$ дм и $$4$$ дм, то сумма площадей оснований конуса равна:
- Из теоремы Пифагора (рис. 5):
$$r_1 = \sqrt{25 - 16} = 3$$ (дм); $$r_2 = \sqrt{25 - 1} = 2\sqrt{6}$$ (дм).
- $$S=S_1 + S_2 $$, $$S= \pi r_{1}^2 + \pi r_{2}^2$$, $$S = 9\pi +24\pi = 33\pi$$ ($$дм^2$$).
- Так как $$CA=r=4$$ (рис.3), а $$AB=\frac{1}{2}AD=2$$, то $$CB=\sqrt{16-4}=2\sqrt{3}$$.
- Тогда, $$\textrm{tg} \angle OBC = \frac{OC}{CB}$$, $$\textrm{tg} \angle OBC =\frac{6}{2\sqrt{3}}=\sqrt{3}$$, откуда $$\angle OBC = 60^{\circ}$$.
Пирамида, основанием которой является равнобедренный прямоугольный треугольник, вписана в цилиндр. Две боковые грани пирамиды перпендикулярны плоскости основания, а линейный угол двугранного угла, образованного этими гранями, равен $$0,5\pi$$. Если образующая цилиндра равна $$5\sqrt{3}$$, а медиана основания пирамиды, проведенная к гипотенузе, равна $$5$$, то наибольшая из граней пирамиды имеет площадь:
- Так как $$\angle AOB = 90^{\circ}$$ и $$OC = 5$$, то $$R = 5$$, а $$AB = 10$$.
- По теореме Пифагора: $$SO = \sqrt{CO^2 + CS^2}$$, $$SO = \sqrt{25 + 75} = 10$$.
- Площадь грани $$ASB$$: $$S = \frac{1}{2}AB \cdot SO $$, $$S= \frac{10 \cdot 10}{2} = 50$$.
- Рассмотри пирамиду с ребром основания $$a$$ (рис. 2).
Так как $$a^2=108$$, то $$a=6\sqrt{3}$$ см. Тогда, $$OP=r=3\sqrt{3}$$ см.
Так как $$\angle SPO = 30^{\circ}$$, а $$\textrm{tg} 30^{\circ}=\frac{SO}{PO}$$, то $$\frac{1}{\sqrt{3}}=\frac{SO}{3\sqrt{3}}$$, откуда $$SO=3$$ см. - Рассмотрим цилиндр.
Так как $$ST=1$$ см, то $$TO=3-1=2=H$$.
Так как $$\angle SKT =30^{\circ}$$, то $$\textrm{tg} 30^{\circ}=\frac{ST}{TK}$$, $$\frac{1}{\sqrt{3}}=\frac{1}{TK}$$, откуда $$TK=\sqrt{3}=R$$. - Найдем объем цилиндра: $$V=\pi R^2 H$$, $$V=6\pi$$ (см$$^3$$).
Если осевое сечение цилиндра – квадрат с диагональю $$6$$ см, то объем цилиндра равен:
- Так как $$AB = AD = l$$, то $$l^2 + l^2 = 36$$, откуда $$l = 3\sqrt{2}$$ (см).
Тогда, $$r = \frac{l}{2} = \frac{3\sqrt{2}}{2}$$ (см). - Найдем объем цилиндра:
$$V = \pi r^2 h$$, $$V = \pi \cdot \frac{9}{2} \cdot 3\sqrt{2} = 13,5\sqrt{2}\pi$$ ($$см^3$$).
- Объем полного конуса (рис. 4):
$$V=\frac{\pi r_{1}^2 h}{3}$$, $$V=\frac{\pi \cdot 25 \cdot 5}{3}=\frac{125\pi}{3}$$. - Объем усеченного конуса:
$$V=\frac{1}{3} \pi h(r_{1}^2 +r_{2}^2 +r_{1}r_{2})$$, $$V=\frac{5\pi}{3} \cdot (25 + r_{2}^2 + 5r_{2})$$. - Так как $$7 \cdot \frac{125\pi}{3}=\frac{5\pi}{3} \cdot (25 + r_{2}^2 + 5r_{2})$$,
то
$$r_{2}^2 +5r_{2}-150 = 0$$, откуда $$r_{2}=10$$.
- Площадь осевого сечения цилиндра (рис. 10):
$$S=2r \cdot l$$, $$18=6 \cdot l$$, откуда $$l=3$$ см. - Из теоремы Пифагора:
$$BN=\sqrt{OB^{2} - ON^{2}}$$, $$BN = \sqrt{9 - 1} = 2\sqrt{2} (см)$$.
Тогда $$BC=4\sqrt{2}$$ см. - Площадь построенного сечения цилиндра:
$$S=BC \cdot l$$, $$S=4\sqrt{2} \cdot 3=12\sqrt{2}$$ (см$$^2$$).
Если объем конуса равен $$2$$ и расстояние от центра основания до образующей равно $$2$$, то площадь боковой поверхности конуса равна:
- Так как $$V = \frac{1}{3}\pi r^2 h$$, то $$\pi r^2 h = 6$$, $$h = \frac{6}{\pi r^2}$$.
- Так как $$\bigtriangleup AFO \sim \bigtriangleup AOB$$ (рис. 6), то
$$\frac{FO}{OB} = \frac{AO}{AB}$$, $$\frac{2}{h} = \frac{r}{l}$$, $$\frac{2\pi r^2}{6} = \frac{r}{l}$$, $$\frac{\pi r}{3} = \frac{1}{l}$$, откуда $$\pi rl = 3$$.
- Площадь боковой поверхности: $$S = \pi rl = 3$$.
Основанием пирамиды является правильный треугольник, а одно из ее боковых ребер перпендикулярно плоскости основания и равно $$4$$. Если радиус шара, описанного вокруг пирамиды равен $$4$$, то ребро основания пирамиды равно:
- Из теоремы Пифагора:
$$DG = \sqrt{SG^2 - SD^2} = \sqrt{16-4} = 2\sqrt{3}$$.
- Радиус окружности, описанной около основания пирамиды: $$R = DG = 2\sqrt{3}$$.
Но так как $$R = \frac{a}{\sqrt{3}}$$, то $$a = \sqrt{3} \cdot 2\sqrt{3} = 6$$.
На рисунке 9: точка $$G$$ – центр шара, $$GS = GA = 4$$ – радиус шара, точка $$O$$ – центр основания пирамиды.
- Так как $$\angle ABC = 60^{\circ}$$, то $$\angle OBC = 30^{\circ}$$ (рис. 8). Тогда, $$BO=2R=h$$.
- В треугольнике $$OBC$$:
$$\cos 30^{\circ}=\frac{BO}{BC}$$, $$\frac{\sqrt{3}}{2}=\frac{2R}{BC}$$, откуда $$BC = \frac{4R}{\sqrt{3}} = l$$.
Тогда, $$OC = \frac{2R}{\sqrt{3}} = r$$. - Площадь поверхности полуcферы: $$S=2\pi R^2$$.
- Площадь поверхности конуса:
$$S=\pi r^2 + \pi rl$$, $$S=\frac{4\pi R^2}{3} + \frac{8\pi R^2}{3} = 4\pi R^2$$. - Тогда, $$\frac{2\pi R^2}{4\pi R^2} \cdot 100$$% $$= 50$$%.
