Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип Д10 C2 № 512466
i

На вы­со­те рав­но­сто­рон­не­го ко­ну­са как на диа­мет­ре по­стро­ен шар. 

а)  До­ка­жи­те, что пол­ная по­верх­ность ко­ну­са рав­но­ве­ли­ка по­верх­но­сти шара. 

б)  Най­ди­те от­но­ше­ние объ­е­ма той части ко­ну­са, ко­то­рая лежит внут­ри шара, к объ­е­му той части шара, ко­то­рая лежит вне ко­ну­са. 

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Изоб­ра­зим осе­вое се­че­ние ком­би­на­ции за­дан­ных тел (см. рис.).

а)  Пусть об­ра­зу­ю­щая ко­ну­са равна 2а, вы­со­та  — 2r. Тогда: пол­ная по­верх­ность ко­ну­са

S_k= Пи a умно­жить на 2a плюс Пи a в квад­ра­те =3 Пи a в квад­ра­те .

Ясно, что 2r  — это диа­метр шара.

Вы­ра­зим за­ви­си­мость r и a.

2r= дробь: чис­ли­тель: 2a умно­жить на ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби =a ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та рав­но­силь­но r= дробь: чис­ли­тель: a умно­жить на ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

По­верх­ность шара S_ш=4 Пи r в квад­ра­те =4 Пи умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 3a в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби =3 Пи a в квад­ра­те .

Итак, S_k=S_ш, что и тре­бо­ва­лось до­ка­зать.

б)  Часть ко­ну­са, ко­то­рая лежит внут­ри шара (объем этого тела обо­зна­чим V1)пред­став­ля­ет собой объ­еди­не­ние:

дру­го­го рав­но­сто­рон­не­го ко­ну­са, осе­вым се­че­ни­ем ко­то­ро­го яв­ля­ет­ся ΔMBN (его объем обо­зна­чим Vk1, вы­со­ту  — hk1);

ша­ро­во­го сег­мен­та MDN (объем обо­зна­чим Vσ), вы­со­та hσ ко­то­ро­го равна  дробь: чис­ли­тель: r, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

V_k_1= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби Пи b в квад­ра­те h_k_1.

Оче­вид­но,

b в квад­ра­те =r в квад­ра­те минус левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: r, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те =r в квад­ра­те минус дробь: чис­ли­тель: r в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 3r в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби ;h_k_1= дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби r.

 

V_k_1= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби Пи умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 3r в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби r= дробь: чис­ли­тель: 3 Пи r в кубе , зна­ме­на­тель: 8 конец дроби .

 

V_\sigma = Пи h в квад­ра­те левая круг­лая скоб­ка r минус дробь: чис­ли­тель: r, зна­ме­на­тель: 2 умно­жить на 3 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка = Пи умно­жить на дробь: чис­ли­тель: r в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби дробь: чис­ли­тель: 5r, зна­ме­на­тель: 6 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 5 Пи r в кубе , зна­ме­на­тель: 24 конец дроби .

 

V_1=V_k_1 плюс V_\sigma = дробь: чис­ли­тель: 14 Пи r в кубе , зна­ме­на­тель: 24 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 7 Пи r в кубе , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби .

Часть шара, ле­жа­щая вне ко­ну­са (объем обо­зна­чим V2), есть до­пол­не­ние толь­ко что рас­смот­рен­но­го гео­мет­ри­че­ско­го тела до по­стро­ен­но­го шара (объем обо­зна­чим Vш).

V_2=V_ш минус V_1= дробь: чис­ли­тель: 4 Пи r в кубе , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: 7 Пи r в кубе , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 9 Пи r в кубе , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби рав­но­силь­но дробь: чис­ли­тель: V_1, зна­ме­на­тель: V_2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 7 Пи r в кубе , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби : дробь: чис­ли­тель: 9 Пи r в кубе , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 7, зна­ме­на­тель: 9 конец дроби .

 

Ответ:  дробь: чис­ли­тель: 7, зна­ме­на­тель: 9 конец дроби .

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 № 138
Классификатор стереометрии: Ком­би­на­ции круг­лых тел, Конус, Объем тела, Шар