Угол между образующей конуса и плоскостью основания равен а, а радиус основания — R. В конус вписан шар. Найдите расстояние от вершины конуса до плоскости круга, окружность которого является линией касания шара и боковой поверхности конуса.
от

1 Ответ

Дано:
1. Угол между образующей конуса и плоскостью основания (α).
2. Радиус основания конуса (R).

Найти:
Расстояние от вершины конуса до плоскости круга, окружность которого является линией касания шара и боковой поверхности конуса (h).

Решение:

1. Радиус вписанного шара (r) в конус можно выразить через радиус основания и высоту конуса. Высота h конуса связана с радиусом основания R и углом α следующим образом:

   h = R * tan(α).

2. Радиус вписанного шара в конус можно найти по формуле:

   r = R * h / (R + l),

   где l — образующая конуса. Образующая l связана с высотой h и радиусом основания R:

   l = √(R² + h²).

3. Подставим h:

   l = √(R² + (R * tan(α))²) = √(R²(1 + tan²(α))) = R * √(1 + tan²(α)) = R / cos(α).

4. Теперь подставим выражения для h и l в формулу для радиуса вписанного шара:

   r = R * (R * tan(α)) / (R + R / cos(α)).

5. Упростим:

   r = R² * tan(α) / (R(1 + 1/cos(α))) = R * tan(α) / (1 + 1/cos(α)).

6. Теперь расстояние от вершины конуса до плоскости касательной линии шара (d) будет равно высоте конуса минус радиус шара:

   d = h - r.

7. Подставляем h = R * tan(α):

   d = R * tan(α) - R * tan(α) / (1 + 1/cos(α)).

8. Упростим:

   d = R * tan(α) * (1 - 1/(1 + 1/cos(α))) = R * tan(α) * ((1 + 1/cos(α) - 1) / (1 + 1/cos(α))) = R * tan(α) * (1/cos(α)) / (1 + 1/cos(α)).

9. Таким образом, расстояние от вершины конуса до плоскости круга будет:

   d = R * tan(α) / (1 + 1/cos(α)).

Ответ:
Расстояние от вершины конуса до плоскости круга, окружность которого является линией касания шара и боковой поверхности конуса, равно R * tan(α) / (1 + 1/cos(α)).
от