Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип Д10 C2 № 505755
i

В пря­мой кру­го­вой конус впи­сан шар. От­но­ше­ние пло­ща­ди пол­ной по­верх­но­сти ко­ну­са к пло­ща­ди по­верх­но­сти шара равно 49 : 12. Найти от­но­ше­ние удво­ен­но­го объем шара к объ­е­му ко­ну­са.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Пусть \Delta ABC  — осе­вое се­че­ние ко­ну­са, О  — центр шара, впи­сан­но­го в этот конус, E  — точка ка­са­ния шара и ко­ну­са.

Из усло­вия за­да­чи сле­ду­ет, что \Delta ABC  — рав­но­бед­рен­ный (AB = BC). Оче­вид­но, что точка О лежит на бис­сек­три­се BD\Delta ABC, ко­то­рая также слу­жит ме­ди­а­ной и вы­со­той \Delta ABC.

Вве­дем обо­зна­че­ния:

l  — об­ра­зу­ю­щая ко­ну­са (от­рез­ки AB и BC); R  — ра­ди­ус ос­но­ва­ния ко­ну­са (от­ре­зок AD); H  — вы­со­та ко­ну­са (от­ре­зок BD); r  — ра­ди­ус шара (от­ре­зок OE); S_ш.  — пло­щадь сферы (пло­щадь по­верх­но­сти шара); S_к.  — пол­ная по­верх­ность ко­ну­са; V_ш.  — объем шара; V_к  — объем ко­ну­са.

Оче­вид­но, что OE\bot AB. Рас­смот­рим пря­мо­уголь­ные тре­уголь­ни­ки BEO и BDA с общим ост­рым углом OBE. \Delta BDA\sim\Delta BEO. От­сю­да:  дробь: чис­ли­тель: OE, зна­ме­на­тель: AD конец дроби = дробь: чис­ли­тель: OB, зна­ме­на­тель: AB конец дроби , т. е.

 дробь: чис­ли­тель: r, зна­ме­на­тель: R конец дроби = дробь: чис­ли­тель: H минус r, зна­ме­на­тель: l конец дроби ,rl=RH минус Rr,RH=r умно­жить на левая круг­лая скоб­ка l плюс R пра­вая круг­лая скоб­ка .

 

V_ш.= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби Пи R в квад­ра­те H= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби Пи R умно­жить на R умно­жить на H= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби Пи Rr левая круг­лая скоб­ка l плюс R пра­вая круг­лая скоб­ка , V_= дробь: чис­ли­тель: 4, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби Пи r в кубе .

Най­дем от­но­ше­ние объ­е­ма шара к объ­е­му ко­ну­са:

 дробь: чис­ли­тель: V_ш., зна­ме­на­тель: V_к. конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 4, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби Пи r в кубе : дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби Пи Rr левая круг­лая скоб­ка l плюс R пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 4r в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: R левая круг­лая скоб­ка l плюс R пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби .S_к.= Пи Rl плюс Пи R в квад­ра­те = Пи R левая круг­лая скоб­ка l плюс R пра­вая круг­лая скоб­ка ,S_ш.=4 Пи r в квад­ра­те .

Те­перь най­дем от­но­ше­ние пло­ща­ди по­верх­но­сти шара к пло­ща­ди пол­ной по­верх­но­сти ко­ну­са:

 дробь: чис­ли­тель: S_ш., зна­ме­на­тель: S_к. конец дроби =4 Пи r в квад­ра­те : Пи R левая круг­лая скоб­ка l плюс R пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 4r в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: R левая круг­лая скоб­ка l плюс R пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби .

Од­на­ко, ока­за­лось, что  дробь: чис­ли­тель: V_ш., зна­ме­на­тель: V_к. конец дроби = дробь: чис­ли­тель: S_ш., зна­ме­на­тель: S_к. конец дроби . Зна­чит,  дробь: чис­ли­тель: V_ш., зна­ме­на­тель: V_к. конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 12, зна­ме­на­тель: 49 конец дроби .

По­сколь­ку нам тре­бу­ет­ся найти от­но­ше­ние удво­ен­но­го объ­е­ма шара к объ­е­му за­дан­но­го ко­ну­са, то таким от­но­ше­ни­ем будет 24 : 49.

 

Ответ: 24 : 49.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
Обос­но­ван­но по­лу­чен вер­ный ответ.2
Ре­ше­ние со­дер­жит обос­но­ван­ный пе­ре­ход к пла­ни­мет­ри­че­ской за­да­че, но по­лу­чен не­вер­ный ответ или ре­ше­ние не за­кон­че­но

ИЛИ

при пра­виль­ном от­ве­те ре­ше­ние не­до­ста­точ­но обос­но­ва­но.

1
Ре­ше­ние не со­от­вет­ству­ет ни од­но­му из кри­те­ри­ев, пе­ре­чис­лен­ных выше.0
Источник: А. Ларин: Тре­ни­ро­воч­ный ва­ри­ант № 67
Классификатор стереометрии: Впи­сан­ный шар, Ком­би­на­ции круг­лых тел, Конус, Объем тела, Шар