Развёрткой боковой поверхности конуса является сектор, градусная мера дуги которого составляет 120°. Найдите объём конуса, если площадь его боковой поверхности равна 9п см?
от

1 Ответ

Дано:  
- Площадь боковой поверхности конуса S = 9π см²  
- Дуга развёртки боковой поверхности имеет градусную меру 120°  

Найти: объём конуса.

Решение:  
1. Из геометрии конуса известно, что площадь боковой поверхности конуса равна S = π * r * l, где r - радиус основания, l - образующая конуса.  
   С учётом, что развёртка боковой поверхности представляет собой сектор с углом 120°, длина дуги этого сектора будет равна 2πr * (120° / 360°) = (2πr / 3).  
   Площадь сектора (которая равна площади боковой поверхности) может быть найдена как S = (1/2) * длина дуги * l = (1/2) * (2πr / 3) * l = (πr * l) / 3.  

2. У нас есть S = 9π, подставляем это в формулу:  
   9π = (πr * l) / 3.  
   Упростим:  
   9 = r * l / 3.  
   Умножим обе части на 3:  
   27 = r * l.  

3. Объём конуса V вычисляется по формуле V = (1/3) * π * r² * h, где h - высота конуса. Чтобы выразить h, используем теорему Пифагора. В прямоугольном треугольнике, образованном радиусом, высотой и образующей, выполняется:  
   l² = r² + h²,  
   откуда h = √(l² - r²).  

4. Подставляем h в формулу для объёма:  
   V = (1/3) * π * r² * √(l² - r²).

5. Теперь нужно решить систему уравнений для r и l. Мы знаем, что r * l = 27, то есть l = 27 / r. Подставим это в формулу для объёма:  
   V = (1/3) * π * r² * √((27 / r)² - r²).  

6. Упростим выражение под квадратным корнем:  
   V = (1/3) * π * r² * √((729 / r²) - r²).  
   V = (1/3) * π * r² * √(729 / r² - r²).  

Ответ: объём конуса V = (1/3) * π * r² * √(729 / r² - r²) кубических сантиметров.
от