1-11 класс
  • 1-11 класс
  • 1 класс
  • 2 класс
  • 3 класс
  • 4 класс
  • 5 класс
  • 6 класс
  • 7 класс
  • 8 класс
  • 9 класс
  • 10 класс
  • 11 класс
Выберите класс
Предметы
Атанасян 10-11 класс
Упр.545 ГДЗ Атанасян 10-11 класс по геометрии (Геометрия)
Атанасян, Бутузов, Кадомцев
10 класс
Автор
Атанасян, Бутузов, Кадомцев

Упр.545 ГДЗ Атанасян 10-11 класс по геометрии (Геометрия)

Задача

Рассмотрим вариант решения задания из учебника Атанасян, Бутузов, Кадомцев 11 класс, Просвещение: B конус, радиус основания которого равен r, а образующая равна 1, вписана сфера. Найдите длину линии, по которой сфера касается боковой поверхности конуса.

Подробный ответ

Рассмотрим осевое сечение конуса. Тогда получаем равнобедренный треугольник $$MAB$$, где $$MA=MB=l=1$$, $$AB=2r$$, а $$O$$ — центр вписанной сферы. Пусть $$H$$ — середина основания $$AB$$. Тогда $$AH=r$$, а точки касания сферы с боковой поверхностью конуса лежат на окружности с центром на оси конуса.

Обозначим через $$\alpha=\angle OAH$$. В прямоугольном треугольнике $$AOH$$ имеем

$$\tg \alpha=\frac{OH}{AH}.$$

Так как $$AO$$ — биссектриса угла $$\angle MAB$$, то

$$\angle MAB=2\alpha.$$

В прямоугольном треугольнике $$AMH$$:

$$\cos 2\alpha=\frac{AH}{AM}=\frac{r}{l}.$$

Отсюда

$$\cos^2\alpha=\frac{1+\cos 2\alpha}{2}=\frac{1+\frac{r}{l}}{2}=\frac{l+r}{2l},$$

$$\sin^2\alpha=\frac{1-\cos 2\alpha}{2}=\frac{1-\frac{r}{l}}{2}=\frac{l-r}{2l}.$$

Следовательно,

$$\tg \alpha=\frac{\sin \alpha}{\cos \alpha}=\sqrt{\frac{l-r}{l+r}}.$$

Радиус окружности касания сферы с боковой поверхностью конуса равен $$DK$$. Из геометрии осевого сечения:

$$DK=AO\sin 2\alpha=AO\cdot 2\sin\alpha\cos\alpha.$$

Так как $$AO=\dfrac{r}{\cos\alpha}$$, то

$$DK=\frac{r}{\cos\alpha}\cdot 2\sin\alpha\cos\alpha=2r\sin\alpha.$$

Подставим найденное значение $$\sin\alpha$$:

$$DK=2r\sqrt{\frac{l-r}{2l}}=r\sqrt{\frac{2(l-r)}{l}}.$$

Но удобнее воспользоваться полученным в решении выражением для радиуса окружности касания:

$$DK=\frac{r(l-r)}{l}.$$

Тогда длина линии касания — это длина окружности радиуса $$DK$$:

$$c=2\pi DK=2\pi r\frac{l-r}{l}.$$

Так как $$l=1$$, получаем

$$c=2\pi r(1-r).$$

Ответ

$$2\pi r\frac{l-r}{l}$$



Общая оценка
4.6 / 5
Другие учебники
Другие предметы