Шар разделен секущей плоскостью на две части, объемы которых равны 12 дм³ и 24 дм³. Какова площадь круга, полученного в результате этого сечения?
Геометрия 11 класс Сечения тел вращения
Для решения задачи начнем с анализа условий. У нас есть шар, который разделен плоскостью на две части, объемы которых равны 12 дм³ и 24 дм³. Это означает, что общий объем шара составляет:
Объем шара можно вычислить по формуле:
V = (4/3) * π * R³
Где V - объем шара, R - радиус шара. Подставим известный объем в формулу:
36 = (4/3) * π * R³
Теперь выразим радиус R:
Теперь найдем радиус R:
R = (27 / π)^(1/3)
Теперь, чтобы найти площадь круга сечения, нам нужно знать расстояние от центра шара до плоскости сечения. Обозначим это расстояние как h. Поскольку объемы частей шара равны 12 дм³ и 24 дм³, мы можем использовать соотношение между высотой сечения и объемами.
Объем верхней части (V1) можно выразить через h:
V1 = (1/3) * π * h² * (3R - h)
По условию задачи V1 = 12 дм³. Таким образом, у нас есть уравнение:
(1/3) * π * h² * (3R - h) = 12
Сначала найдем R, подставив значение R в уравнение:
Теперь мы можем использовать формулу для площади круга:
S = π * r²
Где r - радиус круга сечения. Мы можем выразить r через h и R:
r² = R² - h²
Теперь подставим это значение в формулу для площади:
S = π * (R² - h²)
Теперь, подставив все известные значения и решив уравнение, мы сможем найти площадь круга сечения.
Однако, чтобы упростить задачу, можно воспользоваться тем, что объемы частей шара пропорциональны высоте сечения. Поскольку объемы 12 и 24 дм³, то отношение высот будет 1:2. Таким образом, h будет равно:
Теперь подставим это значение в формулу для площади:
S = π * (R² - (1/3)² * R²) = π * (R² * (1 - 1/9)) = π * (8/9) * R².
Теперь подставим значение R, чтобы получить окончательный ответ.
Таким образом, площадь круга, полученного в результате сечения, равна:
S = (8/9) * π * R².
Подставив R, мы получим окончательный ответ. После вычислений мы можем получить конкретное значение площади круга сечения.