Вопрос пользователя:
1.Сечения шара двумя параллельными плоскостями,между которыми лежит центр шара,имеют площади 144 пи и 25 пи.Найдите площадь поверхности шара,если расстояние между параллельными плоскостями равно 17.Ответ:676 пи
2.Сфера проходит через вершины квадрата ABCD ,сторона которого равна 12.Найдите расстояние от центра сферы-точки О до плоскости квадрата,если радиус OD образует с плоскостью квадрата угол ,равный 60 градусов.Ответ:6 умножить на корень квадратный из 6.
3.Стороны треугольника ABC касаются шара.Найдите радиус шара,если AB=8,BC=10,AC=12 и расстояние от центра шара О до плоскости треугольника ABC равно корень квадратный из 2.Ответ:3
4.Чугунное ядро радиусом 1 переплавили в равновеликий конус,образующая которого корень квадратный из 6.Найдите высоту консу,если она не менее 1.
Ответ:2
Илюха отвечает:
1. Сечение шара – круг. Площадь круга: S = πr².
S₁ = πr₁² = 25π ⇒ r₁ = 5
S₂ = πr₂² = 144π ⇒ r₂ = 12
Отрезок, соединяющий центр шара с центром сечения, перпендикулярен сечению.
Обозначим ОС = х, тогда OS = 17 – х.
Из прямоугольных треугольников ОСА и OSB выразим радиус шара по теореме Пифагора:
R² = (17 – x)² + r₁² = (17 – x)² + 25
R² = x² + r₂² = x² + 144
(17 – x)² + 25 = x² + 144
289 – 34x + x² + 25 = x² + 144
34x = 170
x = 5
R = √(x² + 144) = √(25 + 144) = √169 = 13
Sпов. шара = 4πR² = 4 · π · 169 = 676π
2. Так как вершины квадрата лежат на сфере, то квадрат вписан в сечение сферы, в окружность, центр которой лежит в точке пересечения диагоналей квадрата.
Отрезок, соединяющий центр сферы с центром сечения, перпендикулярен сечению. Тогда SD – проекция наклонной OD на плоскость АВС, значит ∠SDO = 60° – угол между радиусом и плоскостью АВС.
OS – искомое расстояние.
BD = 12√2 как диагональ квадрата,
SD = 6√2.
Из прямоугольного треугольника SOD:
tg 60° = SO / SD
SO = SD · tg 60° = 6√2 · √3 = 6√6
3. Так как стороны треугольника касаются шара, то круг – сечение шара – вписан в треугольник.
Отрезок, соединяющий центр шара с центром сечения, перпендикулярен сечению.
OS = √2 – расстояние от центра шара до плоскости треугольника.
Полупериметр треугольника АВС:
p = (8 + 10 + 12)/2 = 15
По формуле Герона:
Sabc = √(p·(p – AB)·(p – BC)·(p – AC))
Sabc = √(15 · 7 · 5 · 3) = √(5 · 3 · 7 · 5 · 3) = 15√7
Sabc = p·r, где r = SK – радиус вписанной окружности.
p · SK = 15√7
SK = 15√7 / 15 = √7
Из прямоугольного треугольника SOK по теореме Пифагора:
ОК = √(SK² + OS²) = √(7 + 2) = √9 = 3
R = 3
4. Ядро – шар. Если его переплавили в конус, значит объем шара и конуса одинаков.
Пусть R = 1 – радиус шара, r – радиус конуса.
Vшара = 4/3 π R³ = 4/3π
Vконуса = 1/3 πr² · h = 4/3π, отсюда
r² · h = 4
Из прямоугольного треугольника, образованного высотой, радиусом основания и образующей конуса, по теореме Пифагора:
r² + h² = 6
Получили систему уравнений:
r² · h = 4
r² + h² = 6
r² = 6 – h²
(6 – h²) · h = 4 (2)
Решим второе:
6h – h³ = 4
h³ – 6h + 4 = 0
(h – 2)(h² + 2h – 2) = 0
h = 2
или
h² + 2h – 2 = 0
D/4 = 1 + 2 = 3
h = – 1 – √3 – не подходит по смыслу задачи, или
h = – 1 + √3 – не подходит по условию, так как высота не меньше 1.
Ответ: h = 2