Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Bitner_V_A_-_Kratky_kurs_shkolnoy_matematiki

.pdf
Скачиваний:
83
Добавлен:
12.03.2015
Размер:
6.54 Mб
Скачать

Краткий курс школьной математики

381

 

 

 

То есть,

e OA α , где

OA - радиус

 

сферы ω

и A ω , то α

- касательная

 

пл.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рис.12

t 3

 

Касательная плоскость к сфере перпендикулярна радиусу

 

(обратная)

 

этой сферы, проведенному в точку касания.

(5)Площадь поверхности сферы Sсф. = 4π R2 ,

где R - радиус сферы; Vцил.

2

, где R - радиус основания, H -

= π R H

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

 

 

 

 

его высота; Vкон. =

 

 

π R H

, где R - радиус основания, H - высота ко-

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нуса. V

 

 

=

π H

 

(R 2

+ R

2

+ R R ) , где H - высота усеченного конуса,

ус.кон.

 

 

 

 

3

 

 

 

1

2

 

1 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R и R

 

- радиусы его оснований. V

 

=

4

π R3 .

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ш.

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение задач.

Задание 1. Площадь осевого сечения цилиндра равна Q . Найдите площадь боковой поверхности.

Решение.

1) Ограничимся осевым сечением цилиндра – это прямоугольник ABCD , где AO - радиус основания конуса, AD - его образующая и высота.

2) Sбок.цил. = 2π AO AD = π AB AD = π Sосев.сеч. = π Q

(кв.ед.)

382 В.А.Битнер

Ответ: π Q кв.ед.

Задание 2. Хорда длиной a стягивает в основании цилиндра дугу α , высота цилиндра H . Найдите Sполн.цил. .

DРешение.

1)по условию ACB = α AOB = α .

2)Проведем OK AB , тогда

 

 

 

 

AK = BK =

a

, AOK =

α

 

и из

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

C

AOK : OA =

AK

=

 

 

 

a

 

 

 

 

 

K

 

α

 

 

 

 

α .

 

 

 

 

 

A

 

 

 

sin

 

 

 

 

 

2 sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3) S

 

= 2π OA (OA + CD) = 2 π

a

 

 

 

 

 

a

+ H

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

полн.цил.

 

 

α

 

 

 

 

α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 sin

 

 

 

 

2 sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π a

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ H

(кв.ед.)

 

α

 

 

 

 

α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

 

 

 

 

2 sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π a

 

a

 

 

 

 

 

Ответ:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ H

кв.ед.

 

α

 

 

α

 

 

sin

 

2 sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

Задание 3. Диагональ развертки боковой поверхности цилиндра образует угол α с основанием развертки, длина диагонали равна d . Вычислите угол α , при котором Sполн.цил. будет наибольшей.

Решение.

1) n прямоугольник ABCD - данная развертка, AC - его диагональ.

Краткий курс школьной математики

383

 

 

2)Из ABC : AB = 2π R = d cosα , BC = d sin α , где R - радиус основания цилиндра, H - его высота. Тогда R = d cosα , где 00 < α < 900

2π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2π RH + 2π R2 = d 2 sin α cos α + 2π

d 2 cos2

α

3)

S

полн.цил.

= S

бок.

+ 2S

осн.

=

 

 

=

4π 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

1

d 2 sin 2α +

1

 

d 2

 

(1 + cos 2α ) =

d 2

(2π sin 2α + 1 + cos 2α ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4π

 

 

 

 

 

4π

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4)

S (α ) =

d

 

(4π cos 2α − 2 sin 2α ), S (α ) = 0 4π cos 2α − 2 sin 2α = 0

4π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(: cos 2α ≠ 0, получим) tg 2α = 2π , 2α = arctg 2π ,α =

1

arctg απ .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

5)

S ′′ (α ) =

 

d 2

 

(−4π sin 2α − 2 cos 2α ) < 0 при

 

 

 

2π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

α

0;

 

 

 

S ′′

 

 

arctg 2π < 0 и из вторых достаточных усло-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

вий существования экстремума max S (α )

 

1

 

= S

 

arctg 2π .

 

 

 

 

 

π

 

2

 

 

 

 

0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

Ответ: S

 

 

будет наибольшей, если α =

1

arctg 2π ≈ 40030′ .

полн.цил.

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 4.

Радиус основания конуса

R , угол наклона образующей к

плоскости основания α . Плоскость проходит через вершину конуса и пересекает основание под углом ϕ . Найдите площадь сечения.

Решение.

1)SAO = α - угол образующей SA с плоскостью основания, так как

AO = Пр( ABC ) (SA) .

2)n SAB - данное сечение конуса, проведем OK AB ( AK = BK ) ,

тогда SK AB (по t о 3 ) и SKO = ϕ - линейный двугранного

AB .

384

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В.А.Битнер

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3)

Sсеч.

=

 

1

AB SK ; из

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SAO : AO = R, SO = AO tg α = R tg α ; из

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SKO : KO = SO ctg ϕ = R tg α ctg ϕ, SK =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

SO

=

R tg α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin ϕ

 

 

sin ϕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4)

Из

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AOK :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AK =

AO2 OK 2 =

 

R2 R2 tg2 α ctg2 ϕ =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= R 1 − tg2 α ctg2 ϕ .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R2 tg α

 

 

 

 

 

 

5)

S

сеч.

= AK SK =

 

1 − tg2 α ctg2 ϕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin ϕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(кв.ед.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R2 tg α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ:

1 − tg2 α ctg2 ϕ кв.ед.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin ϕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 5.

Равнобедренный треугольник

ABC ,

у которого

AC = BC = b и ACB = α , вращается вокруг оси, содержащей сторону AB . Найдите площадь поверхности и объем тела вращения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

Из

 

 

 

α

 

 

 

 

α

 

 

α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AKC : ACK =

, KC = b cos

, AK = b sin

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

2

 

α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

S

тела вращ.

= 2S

бок.кон.

= 2π KC AC = 2π b2 cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(кв.ед.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

 

2

 

 

2

 

2 α

 

 

α

 

 

 

 

3) V

= 2V

= 2

 

 

π KC

AK =

 

π

b

cos

 

 

b sin

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т

 

 

 

 

 

 

 

кон.

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

1

π b3 sin α cos

α

 

(куб.ед.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Краткий курс школьной математики

385

 

 

Ответ: 2π b2 cos

α

кв.ед.,

1

π b3 sin α cos

α

куб.ед.

 

 

 

2

 

3

2

 

Задание 6. Высота усеченного конуса равна h , радиусы оснований относятся как 1 : 3 , угол между образующей и плоскостью основания

равен 450 . Найти Sполн. усеч.кон. и Vусеч.кон. .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

Ограничимся

осевым

сечением

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

конуса – это равнобедренная трапе-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ция ABCD , тогда AO и BO1

- ра-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

диусы

его

 

оснований. BK = OO1

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

высоты, AB - образующая конуса.

 

2) n BBO1 = x ,

 

 

тогда

 

AO = 3x, AK = AO BO1 = 2x = BK = h .

И

 

 

h

 

 

 

 

3h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BO =

 

, AO =

, AB = h 2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3) S

полн. усеч.кон.

= S

бок.

+ S

в.о.

+ S

н.о.

= π (

AO + BO ) AB + π AO2 + π BO 2

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

3h

 

 

h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9h2

 

 

h2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5π h2

π h2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

(5 + 4 2 )

 

= π

 

 

 

+

 

 

 

h 2 + π

 

 

 

 

+ π

 

= 2π h

2 +

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

(кв.ед.).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

h

 

h2

 

h2

h2

 

13π

h3

 

4) Vус.кон. =

 

 

(

AO2

+ AO BO1

+ BO12 ) =

 

 

9

 

 

 

+

3

 

+

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

4

 

4

 

 

4

12

 

 

 

 

(куб.ед.).

Ответ: π h2 (2, 5 + 22 ) кв.ед., 13π h3 куб.ед. 12

Задание 7. Расстояние от центра основания до боковой грани правильной четырехугольной пирамиды равно b , угол между высотой пирамиды и ее боковой гранью равен α . Найдите площадь полной поверхности конуса, вписанного в данную пирамиду.

386

В.А.Битнер

 

 

SРешение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

Ограничимся чертежом правильной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

четырехугольной

 

пирамиды

SABCD ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где ABCD - квадрат, SO - высота, O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

- центр основания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

Проведем OL CD , тогда SL CD

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(по t о 3

) и SLO - линейный дву-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

гранного CD, OSL - угол высоты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SO с боковой гранью SCD .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3)

 

Проведем OK SL ,

 

кроме того, CD OK OK (CSD) , то есть

 

 

OK = b - расстояние от тч. O до (SCD) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4)

 

SO - высота вписанного конуса, OL - радиус основания,

SL - об-

 

 

разующая, тогда Sполн.кон.

= π OL (SL + OL) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5)

 

Из SOK : SO =

 

 

 

OK

 

=

 

 

 

b

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin α

 

 

 

 

 

 

 

sin α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6)

 

Из SOL : OL SO tg α =

 

b

 

 

 

 

tg α =

 

b

 

, SL =

 

OL

=

 

b

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin α

 

 

 

 

 

cosα

 

 

 

 

 

 

sin α sin α cosα

 

7)

 

Sполн.кон. = π

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

+

b

=

 

 

 

π b2

 

 

 

 

 

(1 + sin α ) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin α cosα

 

 

cosα

 

 

α sin α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

π

 

 

α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

4π b

cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2π b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

α

 

 

 

 

 

 

 

 

4 2

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 + cos

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(кв.ед.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cosα sin 2α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

cos α sin 2α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2 π

 

 

 

 

 

α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4π b

cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кв.ед.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos α sin 2α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 8. В конус с образующей l , которая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

наклонена к плоскости основания под углом α ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вписан шар. Найти площадь его поверхности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Краткий курс школьной математики

 

 

 

387

1)

Ограничимся

осевым

сечением

конуса

– это равнобедренный

 

ASB; SAK - угол образующий SA с плоскостью основания; AK

 

- радиус основания конуса; O - центр вписанного в конус шара, где

 

SK и AO - биссектрисы ( BK = AK , SK AB ).

2)

Из SAK : AK = l cosα ;

 

 

 

 

3)

Из AOK : OK = AK tg α = l cos α tg α .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

4)

 

 

 

 

 

2

=

2

cos

2

α tg

2

α

 

 

S

сф.

= 4π OK

4l

 

 

(кв.ед.).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ:

2

cos

2

α tg

2 α

кв.ед.

 

 

 

 

4l

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 9. В шар радиуса R вписан конус,

образующая которого со-

ставляет с высотой угол α . Найти V конуса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

Ограничимся осевым сечением конуса – это

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SAB (SA = SB) ; AK - радиус основания конуса,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SK

 

- высота

конуса,

AS - его образующая,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ASK = α - угол образующей с высотой конуса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

O - центр шара,

вписанного в конус, где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LO AS , SK AB ( AL = SL, AK = BK ) .

3)

Из SOL : SL = R cosα , AS = 2SL = 2R cosα .

4)

Из SAK : AK = AS sin α = 2R cosα sin α = R sin 2α , SK =

 

= AS cosα = 2R cos2 α .

 

 

 

 

 

5)

V

 

= 1 π AK

2

SK = 1

π R2 sin 2 2α 2R cos2

α = 2 π R3 sin 2 2α cos2 α

 

кон.

3

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(куб.ед.).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ:

2 π R3 sin 2 2α cos2 α куб.ед.

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 10. В усеченном конусе R и r - радиусы его оснований, его

образующая наклонена к плоскости основания под углом α . В усечен-

ный конус вписан шар. Найти его объем.

 

388 В.А.Битнер

Решение.

1) Ограничимся осевым сечением усеченного конуса – это ABCD - равнобедренная трапеция. Ее высота MN - диаметр вписанного шара.

2) Проведем BK AD , тогда BK = MN .

Из ABK :

AK = R r, BK = AK tg α = (R r ) tg α = MN , MO = (R r ) tg α .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

4

π OM 3 =

4

π

(R r )3

tg3 α

1

π (R r )

3

tg3 α (куб.ед.)

3) V

=

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

ш.

3

 

3

 

8

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ:

 

1

π ( R r )3 tg3 α куб.ед.

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задачи для самостоятельного решения.

Задание 11. Имеется ли у цилиндра: 1) центр симметрии; 2) ось симметрии; 3) плоскость симметрии?

Задание 12. Радиус цилиндра равен R , высота H , площадь сечения, параллельного оси, равна S . На каком расстоянии от оси находится плоскость сечения?

Задание 13. Найти объем правильной треугольной призмы, вписанной в цилиндр с радиусом основания R и высотой H .

Задание 14. Найти объем правильной четырехугольной призмы, описанной около цилиндра радиуса R и с высотой H .

Задание 15. 1) Имеет ли конус центр симметрии? 2) Сколько осей и плоскостей симметрии имеет конус?

Краткий курс школьной математики

389

 

 

Задание 16. Прямоугольный треугольник с катетом a и противолежащим ему углом 300 вращается вокруг оси, содержащей его гипотенузу. Найти площадь поверхности тела вращения.

Задание 17. Высота усеченного конуса 6 см., радиусы оснований 10 и 2 см. Найти площадь его полной поверхности и объем.

Задание 18. Вычислите отношение площадей боковых поверхностей правильной треугольной пирамиды и описанного около нее конуса, если высота конуса 20 см., а диаметр его основания 40 см.

Задание 19. В конус вписан шар радиуса r , образующая конуса составляет с высотой угол α . Найти Vкон. .

Задание 20. Найти объем описанного около конуса шара, если его высота равна H , а образующая составляет с основанием угол ϕ .

Ответы:

Задание 11. 1) Да; 2) бесконечное множество осей симметрии; 3) кроме плоскостей, проходящих через ось, плоскостью симметрии является плоскость, проведенная через середину высоты перпендикулярно высоте.

 

 

 

S

2

 

2

3

 

 

2

 

 

3R H

 

Задание 12.

R

 

 

ед.

Задание 13.

 

 

куб.ед.

 

 

 

 

 

 

2H

 

 

4

 

 

Задание 14. 4R2 H куб.ед. Задание 15. 1) нет; 2) одну ось симметрии и бесконечное множество плоскостей симметрии.

Задание 16.

1

π a2

(3 +

 

) кв.ед.

Задание 17.

≈ 704 см2 ; ≈ 779 см3 .

3

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 18.

3

 

30

 

≈ 0, 654 .

Задание 19.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8 π

 

 

 

 

 

 

 

1

3

 

3

 

 

0

 

α

 

 

 

4π H 3

 

 

π r

ctg

 

45

 

 

 

ctg α куб.ед.

Задание 20.

 

куб.ед.

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

3sin3 2α

390

В.А.Битнер

 

 

Тема VII. Вписанный и описанный шары. Ре- шение задач.

o 1 Шар называют вписанным в цилиндр (конус), если основания и каждая образующая цилиндра (конуса) касаются шара. В таком случае цилиндр (конус) называют описанным около шара. (рис.1).

o 2 Шар называется описанным около цилиндра, если основаниями цилиндра служат сечения шара (рис.2).

o 3 Шар называют описанным около конуса, если основанием конуса служит сечение шара, а вершина конуса принадлежит поверхности шара. (рис.3).

В таких случаях цилиндр или конус называют вписанным в шар (сферу).

o 4 Шар называют вписанным в многогранник, если все грани многогранника касаются шара. Многогранник в таком случае называют описанным около шара (сферы) – см. рис.4.

o 5 Шар называют описанным около многогранника, если все вершины многогранника принадлежат поверхности шара (сфере). Многогранник при этом называют вписанным в шар (сферу). – см. рис.5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рис.1а

рис.1б

 

рис.2

 

рис.3

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]