Страница 14 - гдз по геометрии 11 класс дидактические материалы Мерзляк, Полонский

Геометрия, 11 класс Дидактические материалы, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Полонский Виталий Борисович, Рабинович Ефим Михайлович, Якир Михаил Семёнович, издательство Просвещение, Москва, 2021

Авторы: Мерзляк А. Г., Полонский В. Б., Рабинович Е. М., Якир М. С.

Тип: Дидактические материалы

Издательство: Просвещение

Год издания: 2021 - 2025

Уровень обучения: базовый

Цвет обложки:

ISBN: 978-5-09-097853-8

Популярные ГДЗ в 11 классе

Cтраница 14

№106 (с. 14)
Условие 2020. №106 (с. 14)
ГДЗ Геометрия, 11 класс Дидактические материалы, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Полонский Виталий Борисович, Рабинович Ефим Михайлович, Якир Михаил Семёнович, издательство Просвещение, Москва, 2021, страница 14, номер 106, Условие 2020

106. В нижнем основании цилиндра проведена хорда, которую видно из центра этого основания под углом $90^\circ$. Отрезок, соединяющий центр верхнего основания с одним из концов проведённой хорды, образует с осью цилиндра угол $60^\circ$. Найдите площадь боковой поверхности цилиндра, если расстояние от центра нижнего основания до проведённой хорды равно 4 см.

Условие 2023. №106 (с. 14)
ГДЗ Геометрия, 11 класс Дидактические материалы, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Полонский Виталий Борисович, Рабинович Ефим Михайлович, Якир Михаил Семёнович, издательство Просвещение, Москва, 2021, страница 14, номер 106, Условие 2023

106. В нижнем основании цилиндра проведена хорда, которую видно из центра этого основания под углом $90^\circ$. Отрезок, соединяющий центр верхнего основания с одним из концов проведённой хорды, образует с осью цилиндра угол $60^\circ$. Найдите площадь боковой поверхности цилиндра, если расстояние от центра нижнего основания до проведённой хорды равно 4 см.

Решение. №106 (с. 14)
ГДЗ Геометрия, 11 класс Дидактические материалы, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Полонский Виталий Борисович, Рабинович Ефим Михайлович, Якир Михаил Семёнович, издательство Просвещение, Москва, 2021, страница 14, номер 106, Решение ГДЗ Геометрия, 11 класс Дидактические материалы, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Полонский Виталий Борисович, Рабинович Ефим Михайлович, Якир Михаил Семёнович, издательство Просвещение, Москва, 2021, страница 14, номер 106, Решение (продолжение 2)
Решение 2 (2023). №106 (с. 14)

Для нахождения площади боковой поверхности цилиндра $S_{бок}$ используется формула $S_{бок} = 2 \pi R H$, где $R$ — радиус основания, а $H$ — высота цилиндра. Нам нужно найти $R$ и $H$ из условий задачи.

1. Нахождение радиуса основания $R$.

Рассмотрим нижнее основание цилиндра. Пусть $O$ — центр этого основания, а $AB$ — хорда, которая видна из центра под углом $90^\circ$, то есть $\angle AOB = 90^\circ$. Треугольник $\triangle AOB$ является равнобедренным, так как $OA = OB = R$ (радиусы). Поскольку угол при вершине равен $90^\circ$, $\triangle AOB$ — прямоугольный равнобедренный треугольник.

Расстояние от центра основания до хорды — это длина перпендикуляра $OM$, опущенного из точки $O$ на хорду $AB$. По условию, $OM = 4$ см. В равнобедренном треугольнике $\triangle AOB$ высота $OM$ является также медианой и биссектрисой. Следовательно, $OM$ делит угол $\angle AOB$ пополам, то есть $\angle AOM = \frac{90^\circ}{2} = 45^\circ$.

Рассмотрим прямоугольный треугольник $\triangle OMA$ (где $\angle OMA = 90^\circ$). Мы знаем катет $OM = 4$ см и угол $\angle AOM = 45^\circ$. Гипотенуза $OA$ является радиусом $R$. Найдем $R$ из этого треугольника:

$\cos(\angle AOM) = \frac{OM}{OA}$

$R = OA = \frac{OM}{\cos(45^\circ)} = \frac{4}{\frac{\sqrt{2}}{2}} = \frac{8}{\sqrt{2}} = \frac{8\sqrt{2}}{2} = 4\sqrt{2}$ см.

2. Нахождение высоты цилиндра $H$.

Пусть $O'$ — центр верхнего основания. Ось цилиндра — это отрезок $OO'$, его длина равна высоте $H$. Отрезок, соединяющий центр верхнего основания $O'$ с концом хорды (например, с точкой $A$), образует с осью цилиндра $OO'$ угол $60^\circ$. То есть, $\angle AO'O = 60^\circ$.

Рассмотрим треугольник $\triangle O'OA$. Ось $OO'$ перпендикулярна плоскости основания, а радиус $OA$ лежит в этой плоскости. Следовательно, $OO' \perp OA$, и треугольник $\triangle O'OA$ является прямоугольным с прямым углом $\angle O'OA = 90^\circ$.

В этом прямоугольном треугольнике мы знаем катет $OA = R = 4\sqrt{2}$ см и угол $\angle AO'O = 60^\circ$. Катет $OO'$ является высотой цилиндра $H$. Найдем $H$:

$\tan(\angle AO'O) = \frac{OA}{OO'}$

$H = OO' = \frac{OA}{\tan(60^\circ)} = \frac{4\sqrt{2}}{\sqrt{3}} = \frac{4\sqrt{2}\sqrt{3}}{3} = \frac{4\sqrt{6}}{3}$ см.

3. Нахождение площади боковой поверхности цилиндра.

Теперь, зная радиус $R = 4\sqrt{2}$ см и высоту $H = \frac{4\sqrt{6}}{3}$ см, мы можем вычислить площадь боковой поверхности:

$S_{бок} = 2 \pi R H = 2 \pi \cdot (4\sqrt{2}) \cdot \left(\frac{4\sqrt{6}}{3}\right) = \frac{2 \cdot 4 \cdot 4 \cdot \pi \cdot \sqrt{2} \cdot \sqrt{6}}{3} = \frac{32\pi\sqrt{12}}{3}$.

Упростим корень: $\sqrt{12} = \sqrt{4 \cdot 3} = 2\sqrt{3}$.

$S_{бок} = \frac{32\pi \cdot 2\sqrt{3}}{3} = \frac{64\pi\sqrt{3}}{3}$ см$^2$.

Ответ: $S_{бок} = \frac{64\pi\sqrt{3}}{3}$ см$^2$.

№107 (с. 14)
Условие 2020. №107 (с. 14)
ГДЗ Геометрия, 11 класс Дидактические материалы, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Полонский Виталий Борисович, Рабинович Ефим Михайлович, Якир Михаил Семёнович, издательство Просвещение, Москва, 2021, страница 14, номер 107, Условие 2020

107. В нижнем основании цилиндра проведена хорда, которую видно из центра этого основания под углом $\alpha$, а из центра верхнего основания — под углом $\beta$. Расстояние от центра верхнего основания до проведённой хорды равно $a$. Найдите высоту цилиндра.

Условие 2023. №107 (с. 14)
ГДЗ Геометрия, 11 класс Дидактические материалы, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Полонский Виталий Борисович, Рабинович Ефим Михайлович, Якир Михаил Семёнович, издательство Просвещение, Москва, 2021, страница 14, номер 107, Условие 2023

107. В нижнем основании цилиндра проведена хорда, которую видно из центра этого основания под углом $\alpha$, а из центра верхнего основания — под углом $\beta$. Расстояние от центра верхнего основания до проведённой хорды равно $a$. Найдите высоту цилиндра.

Решение. №107 (с. 14)
ГДЗ Геометрия, 11 класс Дидактические материалы, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Полонский Виталий Борисович, Рабинович Ефим Михайлович, Якир Михаил Семёнович, издательство Просвещение, Москва, 2021, страница 14, номер 107, Решение ГДЗ Геометрия, 11 класс Дидактические материалы, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Полонский Виталий Борисович, Рабинович Ефим Михайлович, Якир Михаил Семёнович, издательство Просвещение, Москва, 2021, страница 14, номер 107, Решение (продолжение 2)
Решение 2 (2023). №107 (с. 14)

Пусть $O_1$ и $O_2$ — центры нижнего и верхнего оснований цилиндра соответственно. Пусть $H$ — высота цилиндра, тогда $H = O_1O_2$.

Пусть $AB$ — хорда в нижнем основании. По условию, хорду видно из центра нижнего основания $O_1$ под углом $\alpha$, то есть $\angle AO_1B = \alpha$. Хорду видно из центра верхнего основания $O_2$ под углом $\beta$, то есть $\angle AO_2B = \beta$.

Пусть $M$ — середина хорды $AB$.

Рассмотрим равнобедренный треугольник $AO_1B$ (так как $O_1A = O_1B$ как радиусы основания). Отрезок $O_1M$ является медианой, высотой и биссектрисой. Следовательно, $O_1M \perp AB$ и $\angle AO_1M = \frac{\alpha}{2}$.

Рассмотрим равнобедренный треугольник $AO_2B$ (так как $O_2A = O_2B$ как наклонные, проведенные из одной точки к концам равных проекций). Отрезок $O_2M$ является медианой, высотой и биссектрисой. Следовательно, $O_2M \perp AB$ и $\angle AO_2M = \frac{\beta}{2}$. Расстояние от центра верхнего основания до хорды — это длина перпендикуляра $O_2M$. По условию, $O_2M = a$.

Ось цилиндра $O_1O_2$ перпендикулярна плоскости нижнего основания, а значит, перпендикулярна любой прямой в этой плоскости. В частности, $O_1O_2 \perp O_1M$. Таким образом, треугольник $O_1O_2M$ является прямоугольным с прямым углом при вершине $O_1$.

По теореме Пифагора для треугольника $O_1O_2M$:$O_2M^2 = O_1O_2^2 + O_1M^2$$a^2 = H^2 + O_1M^2$Отсюда $H^2 = a^2 - O_1M^2$.

Чтобы найти $H$, нам нужно выразить $O_1M$ через известные величины.

Из прямоугольного треугольника $AO_2M$:$\frac{AM}{O_2M} = \tan(\angle AO_2M)$$\frac{AM}{a} = \tan\left(\frac{\beta}{2}\right) \implies AM = a \cdot \tan\left(\frac{\beta}{2}\right)$

Из прямоугольного треугольника $AO_1M$:$\frac{O_1M}{AM} = \cot(\angle AO_1M)$$O_1M = AM \cdot \cot\left(\frac{\alpha}{2}\right)$

Подставим выражение для $AM$ в формулу для $O_1M$:$O_1M = \left(a \cdot \tan\left(\frac{\beta}{2}\right)\right) \cdot \cot\left(\frac{\alpha}{2}\right) = a \tan\left(\frac{\beta}{2}\right) \cot\left(\frac{\alpha}{2}\right)$

Теперь подставим полученное выражение для $O_1M$ в формулу для $H^2$:$H^2 = a^2 - \left(a \tan\left(\frac{\beta}{2}\right) \cot\left(\frac{\alpha}{2}\right)\right)^2$$H^2 = a^2 - a^2 \tan^2\left(\frac{\beta}{2}\right) \cot^2\left(\frac{\alpha}{2}\right)$$H^2 = a^2 \left(1 - \tan^2\left(\frac{\beta}{2}\right) \cot^2\left(\frac{\alpha}{2}\right)\right)$

Извлекая квадратный корень, находим высоту цилиндра $H$:$H = \sqrt{a^2 \left(1 - \tan^2\left(\frac{\beta}{2}\right) \cot^2\left(\frac{\alpha}{2}\right)\right)} = a \sqrt{1 - \tan^2\left(\frac{\beta}{2}\right) \cot^2\left(\frac{\alpha}{2}\right)}$

Ответ: $a \sqrt{1 - \tan^2\left(\frac{\beta}{2}\right) \cot^2\left(\frac{\alpha}{2}\right)}$

№108 (с. 14)
Условие 2020. №108 (с. 14)
ГДЗ Геометрия, 11 класс Дидактические материалы, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Полонский Виталий Борисович, Рабинович Ефим Михайлович, Якир Михаил Семёнович, издательство Просвещение, Москва, 2021, страница 14, номер 108, Условие 2020

108. Высота цилиндра равна 5 см. На расстоянии 4 см от его оси проведено сечение, перпендикулярное основаниям цилиндра. Найдите радиус основания, если диагональ сечения равна 13 см.

Условие 2023. №108 (с. 14)
ГДЗ Геометрия, 11 класс Дидактические материалы, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Полонский Виталий Борисович, Рабинович Ефим Михайлович, Якир Михаил Семёнович, издательство Просвещение, Москва, 2021, страница 14, номер 108, Условие 2023

108. Высота цилиндра равна 5 см. На расстоянии 4 см от его оси проведено сечение, перпендикулярное основаниям цилиндра. Найдите радиус основания, если диагональ сечения равна 13 см.

Решение. №108 (с. 14)
ГДЗ Геометрия, 11 класс Дидактические материалы, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Полонский Виталий Борисович, Рабинович Ефим Михайлович, Якир Михаил Семёнович, издательство Просвещение, Москва, 2021, страница 14, номер 108, Решение
Решение 2 (2023). №108 (с. 14)

Обозначим высоту цилиндра как $h$, радиус основания как $R$, расстояние от оси до сечения как $d$, и диагональ сечения как $D$. Из условия задачи имеем:

  • Высота цилиндра $h = 5$ см.
  • Расстояние от оси до сечения $d = 4$ см.
  • Диагональ сечения $D = 13$ см.

Сечение, проведенное перпендикулярно основаниям, представляет собой прямоугольник. Одна сторона этого прямоугольника равна высоте цилиндра $h$, а другая сторона (обозначим ее $w$) является хордой в круге, лежащем в основании цилиндра.

Диагональ этого прямоугольника $D$, его стороны $h$ и $w$ связаны соотношением теоремы Пифагора: $D^2 = h^2 + w^2$

Подставим известные значения, чтобы найти длину хорды $w$: $13^2 = 5^2 + w^2$ $169 = 25 + w^2$ $w^2 = 169 - 25$ $w^2 = 144$ $w = \sqrt{144} = 12$ см.

Теперь рассмотрим вид сверху на основание цилиндра. Мы видим круг с центром O (точка пересечения с осью цилиндра). В этом круге проведена хорда $w = 12$ см. Расстояние от центра круга O до этой хорды равно $d = 4$ см.

Радиус основания $R$, расстояние до хорды $d$ и половина хорды $\frac{w}{2}$ образуют прямоугольный треугольник, где радиус $R$ является гипотенузой. Катеты этого треугольника равны $d$ и $\frac{w}{2}$.

Вычислим половину длины хорды: $\frac{w}{2} = \frac{12}{2} = 6$ см.

Снова применим теорему Пифагора, чтобы найти радиус $R$: $R^2 = d^2 + (\frac{w}{2})^2$ $R^2 = 4^2 + 6^2$ $R^2 = 16 + 36$ $R^2 = 52$ $R = \sqrt{52} = \sqrt{4 \cdot 13} = 2\sqrt{13}$ см.

Ответ: $2\sqrt{13}$ см.

№109 (с. 14)
Условие 2020. №109 (с. 14)
ГДЗ Геометрия, 11 класс Дидактические материалы, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Полонский Виталий Борисович, Рабинович Ефим Михайлович, Якир Михаил Семёнович, издательство Просвещение, Москва, 2021, страница 14, номер 109, Условие 2020

109. Параллельно оси цилиндра проведено сечение, отсекающее от окружности основания дугу, градусная мера которой равна 90°. Проведённое сечение является квадратом, а длина хорды, по которой сечение пересекает основание цилиндра, равна 8 см. Найдите площадь боковой поверхности цилиндра.

Условие 2023. №109 (с. 14)
ГДЗ Геометрия, 11 класс Дидактические материалы, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Полонский Виталий Борисович, Рабинович Ефим Михайлович, Якир Михаил Семёнович, издательство Просвещение, Москва, 2021, страница 14, номер 109, Условие 2023

109. Параллельно оси цилиндра проведено сечение, отсекающее от окружности основания дугу, градусная мера которой равна $90^\circ$. Проведённое сечение является квадратом, а длина хорды, по которой сечение пересекает основание цилиндра, равна 8 см. Найдите площадь боковой поверхности цилиндра.

Решение. №109 (с. 14)
ГДЗ Геометрия, 11 класс Дидактические материалы, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Полонский Виталий Борисович, Рабинович Ефим Михайлович, Якир Михаил Семёнович, издательство Просвещение, Москва, 2021, страница 14, номер 109, Решение ГДЗ Геометрия, 11 класс Дидактические материалы, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Полонский Виталий Борисович, Рабинович Ефим Михайлович, Якир Михаил Семёнович, издательство Просвещение, Москва, 2021, страница 14, номер 109, Решение (продолжение 2)
Решение 2 (2023). №109 (с. 14)

Пусть дан цилиндр, в котором проведено сечение, параллельное его оси. Это сечение представляет собой прямоугольник. По условию, это сечение является квадратом. Одна сторона этого квадрата — это хорда в основании цилиндра, а другая сторона — высота цилиндра $H$.

Длина хорды, по которой сечение пересекает основание цилиндра, равна 8 см. Обозначим эту хорду как $AB$. Таким образом, $AB = 8$ см.

Поскольку сечение является квадратом, его стороны равны. Следовательно, высота цилиндра $H$ равна длине хорды $AB$:

$H = AB = 8$ см.

Рассмотрим основание цилиндра. Это окружность с центром в точке $O$ и радиусом $R$. Хорда $AB$ отсекает от окружности дугу, градусная мера которой равна $90^\circ$. Центральный угол, опирающийся на эту дугу, равен ее градусной мере, то есть $\angle AOB = 90^\circ$.

Рассмотрим треугольник $\triangle AOB$. Он является равнобедренным, так как $OA = OB = R$ (как радиусы одной окружности). Поскольку $\angle AOB = 90^\circ$, треугольник $\triangle AOB$ является прямоугольным и равнобедренным.

Применим к треугольнику $\triangle AOB$ теорему Пифагора:

$OA^2 + OB^2 = AB^2$

$R^2 + R^2 = 8^2$

$2R^2 = 64$

$R^2 = 32$

$R = \sqrt{32} = \sqrt{16 \cdot 2} = 4\sqrt{2}$ см.

Теперь мы можем найти площадь боковой поверхности цилиндра ($S_{бок}$). Она вычисляется по формуле:

$S_{бок} = 2\pi RH$

Подставим найденные значения $R = 4\sqrt{2}$ см и $H = 8$ см:

$S_{бок} = 2 \cdot \pi \cdot (4\sqrt{2}) \cdot 8 = 64\sqrt{2}\pi$ см$^2$.

Ответ: $64\sqrt{2}\pi$ см$^2$.

№110 (с. 14)
Условие 2020. №110 (с. 14)
ГДЗ Геометрия, 11 класс Дидактические материалы, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Полонский Виталий Борисович, Рабинович Ефим Михайлович, Якир Михаил Семёнович, издательство Просвещение, Москва, 2021, страница 14, номер 110, Условие 2020

110. Площадь осевого сечения цилиндра равна $S$. Через точку, делящую радиус основания цилиндра в отношении 3 : 2, считая от центра основания, проведено сечение цилиндра, параллельное его оси. Найдите площадь проведённого сечения.

Условие 2023. №110 (с. 14)
ГДЗ Геометрия, 11 класс Дидактические материалы, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Полонский Виталий Борисович, Рабинович Ефим Михайлович, Якир Михаил Семёнович, издательство Просвещение, Москва, 2021, страница 14, номер 110, Условие 2023

110. Площадь осевого сечения цилиндра равна $S$. Через точку, делящую радиус основания цилиндра в отношении 3 : 2, считая от центра основания, проведено сечение цилиндра, параллельное его оси. Найдите площадь проведённого сечения.

Решение. №110 (с. 14)
ГДЗ Геометрия, 11 класс Дидактические материалы, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Полонский Виталий Борисович, Рабинович Ефим Михайлович, Якир Михаил Семёнович, издательство Просвещение, Москва, 2021, страница 14, номер 110, Решение ГДЗ Геометрия, 11 класс Дидактические материалы, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Полонский Виталий Борисович, Рабинович Ефим Михайлович, Якир Михаил Семёнович, издательство Просвещение, Москва, 2021, страница 14, номер 110, Решение (продолжение 2)
Решение 2 (2023). №110 (с. 14)

Пусть радиус основания цилиндра равен $R$, а его высота равна $H$.

Осевое сечение цилиндра — это прямоугольник, стороны которого равны диаметру основания $D = 2R$ и высоте цилиндра $H$. Площадь этого сечения по условию равна $S$. Следовательно, $S = D \cdot H = 2R \cdot H$. Из этой формулы можно выразить высоту цилиндра через площадь осевого сечения и радиус основания: $H = \frac{S}{2R}$.

Сечение, проведенное параллельно оси цилиндра, также является прямоугольником. Одна из его сторон равна высоте цилиндра $H$, а другая — хорде $L$ в основании цилиндра. Площадь этого сечения $S_{сеч}$ равна: $S_{сеч} = L \cdot H$.

Найдем длину хорды $L$. По условию, секущая плоскость проходит через точку на радиусе, которая делит его в отношении $3:2$, считая от центра. Это означает, что расстояние от центра основания до хорды $L$ составляет $\frac{3}{3+2} = \frac{3}{5}$ от длины радиуса. Обозначим это расстояние как $d$. $d = \frac{3}{5}R$.

Рассмотрим вид на основание цилиндра сверху. Хорда $L$, радиус $R$, проведенный к концу хорды, и перпендикуляр $d$, опущенный из центра на хорду, образуют прямоугольный треугольник. Катетами этого треугольника являются расстояние $d$ и половина хорды $\frac{L}{2}$, а гипотенузой — радиус $R$. По теореме Пифагора: $R^2 = d^2 + (\frac{L}{2})^2$.

Подставим в это уравнение значение $d = \frac{3}{5}R$ и найдем $L$: $R^2 = (\frac{3}{5}R)^2 + (\frac{L}{2})^2$. $R^2 = \frac{9}{25}R^2 + \frac{L^2}{4}$. $\frac{L^2}{4} = R^2 - \frac{9}{25}R^2 = \frac{16}{25}R^2$. $L^2 = 4 \cdot \frac{16}{25}R^2 = \frac{64}{25}R^2$. $L = \sqrt{\frac{64}{25}R^2} = \frac{8}{5}R$.

Теперь найдем площадь искомого сечения, подставив выражения для $L$ и $H$: $S_{сеч} = L \cdot H = (\frac{8}{5}R) \cdot (\frac{S}{2R})$. Сократив $R$, получим: $S_{сеч} = \frac{8 \cdot S}{5 \cdot 2} = \frac{8S}{10} = \frac{4}{5}S$.

Ответ: $\frac{4}{5}S$.

№111 (с. 14)
Условие 2020. №111 (с. 14)
ГДЗ Геометрия, 11 класс Дидактические материалы, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Полонский Виталий Борисович, Рабинович Ефим Михайлович, Якир Михаил Семёнович, издательство Просвещение, Москва, 2021, страница 14, номер 111, Условие 2020

111. Прямоугольник $AA_1B_1B$ — осевое сечение цилиндра, отрезок $CC_1$ — образующая цилиндра. Угол между плоскостями $AA_1B$ и $AA_1C$ равен $30^\circ$. Площадь сечения цилиндра плоскостью $AA_1C$ равна $S$. Найдите площадь осевого сечения цилиндра.

Условие 2023. №111 (с. 14)
ГДЗ Геометрия, 11 класс Дидактические материалы, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Полонский Виталий Борисович, Рабинович Ефим Михайлович, Якир Михаил Семёнович, издательство Просвещение, Москва, 2021, страница 14, номер 111, Условие 2023

111. Прямоугольник $AA_1B_1B$ — осевое сечение цилиндра, отрезок $CC_1$ — образующая цилиндра. Угол между плоскостями $AA_1B$ и $AA_1C$ равен $30^\circ$. Площадь сечения цилиндра плоскостью $AA_1C$ равна $S$. Найдите площадь осевого сечения цилиндра.

Решение. №111 (с. 14)
ГДЗ Геометрия, 11 класс Дидактические материалы, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Полонский Виталий Борисович, Рабинович Ефим Михайлович, Якир Михаил Семёнович, издательство Просвещение, Москва, 2021, страница 14, номер 111, Решение
Решение 2 (2023). №111 (с. 14)

Пусть $H$ — высота цилиндра, а $R$ — радиус его основания. Прямоугольник $AA_1B_1B$ является осевым сечением, следовательно, его стороны равны высоте цилиндра $AA_1 = H$ и диаметру основания $AB = 2R$. Площадь осевого сечения, которую необходимо найти, равна $S_{осев} = AB \cdot AA_1 = 2RH$.

Сечение цилиндра плоскостью $AA_1C$ образует прямоугольник $AA_1C_1C$, где $AA_1$ — образующая (равная высоте $H$), а $AC$ — хорда в основании цилиндра. По условию, площадь этого сечения равна $S$. Таким образом, $S = AC \cdot AA_1 = AC \cdot H$. Из этой формулы мы можем выразить длину хорды $AC$: $AC = \frac{S}{H}$.

Угол между плоскостями $(AA_1B)$ и $(AA_1C)$ определяется углом между прямыми, проведенными в этих плоскостях перпендикулярно их линии пересечения $AA_1$. Поскольку образующая $AA_1$ перпендикулярна плоскости основания, то отрезки $AB$ и $AC$, лежащие в основании, перпендикулярны $AA_1$. Следовательно, угол между плоскостями равен углу между этими отрезками в основании, то есть $\angle BAC$. По условию, $\angle BAC = 30^\circ$.

Рассмотрим основание цилиндра. В нем находится треугольник $ABC$. Так как $AB$ является диаметром окружности основания, а точка $C$ лежит на этой окружности, треугольник $ABC$ является прямоугольным с прямым углом $\angle ACB = 90^\circ$. В этом прямоугольном треугольнике катет $AC$ и гипотенуза $AB$ связаны соотношением:$AC = AB \cdot \cos(\angle BAC)$.

Подставим известные значения: $AB = 2R$ и $\angle BAC = 30^\circ$.$AC = 2R \cdot \cos(30^\circ) = 2R \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} = R\sqrt{3}$.

Теперь у нас есть два выражения для $AC$: $AC = \frac{S}{H}$ и $AC = R\sqrt{3}$. Приравнивая их, получаем:$\frac{S}{H} = R\sqrt{3}$.

Выразим из этого равенства произведение $RH$, которое нам понадобится для вычисления площади осевого сечения:$RH = \frac{S}{\sqrt{3}}$.

Теперь найдем площадь осевого сечения $S_{осев}$:$S_{осев} = 2RH = 2 \cdot \frac{S}{\sqrt{3}} = \frac{2S}{\sqrt{3}}$.

Для удобства избавимся от иррациональности в знаменателе, домножив числитель и знаменатель на $\sqrt{3}$:$S_{осев} = \frac{2S \cdot \sqrt{3}}{\sqrt{3} \cdot \sqrt{3}} = \frac{2S\sqrt{3}}{3}$.

Ответ: $\frac{2S\sqrt{3}}{3}$.

№112 (с. 14)
Условие 2020. №112 (с. 14)
ГДЗ Геометрия, 11 класс Дидактические материалы, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Полонский Виталий Борисович, Рабинович Ефим Михайлович, Якир Михаил Семёнович, издательство Просвещение, Москва, 2021, страница 14, номер 112, Условие 2020 ГДЗ Геометрия, 11 класс Дидактические материалы, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Полонский Виталий Борисович, Рабинович Ефим Михайлович, Якир Михаил Семёнович, издательство Просвещение, Москва, 2021, страница 14, номер 112, Условие 2020 (продолжение 2)

112. Параллельно оси цилиндра проведено сечение, площадь которого равна $S$. Сечение пересекает нижнее основание цилиндра по хорде, которая видна из центра этого основания под углом $\alpha$. Отрезок, соединяющий центр верхнего основания и середину этой хорды, образует с плоскостью основания угол $\gamma$. Найдите высоту цилиндра и радиус его основания.

Условие 2023. №112 (с. 14)
ГДЗ Геометрия, 11 класс Дидактические материалы, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Полонский Виталий Борисович, Рабинович Ефим Михайлович, Якир Михаил Семёнович, издательство Просвещение, Москва, 2021, страница 14, номер 112, Условие 2023 ГДЗ Геометрия, 11 класс Дидактические материалы, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Полонский Виталий Борисович, Рабинович Ефим Михайлович, Якир Михаил Семёнович, издательство Просвещение, Москва, 2021, страница 14, номер 112, Условие 2023 (продолжение 2)

112. Параллельно оси цилиндра проведено сечение, площадь которого равна $S$. Сечение пересекает нижнее основание цилиндра по хорде, которая видна из центра этого основания под углом $\alpha$. Отрезок, соединяющий центр верхнего основания и середину этой хорды, образует с плоскостью основания угол $\gamma$. Найдите высоту цилиндра и радиус его основания.

Решение. №112 (с. 14)
ГДЗ Геометрия, 11 класс Дидактические материалы, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Полонский Виталий Борисович, Рабинович Ефим Михайлович, Якир Михаил Семёнович, издательство Просвещение, Москва, 2021, страница 14, номер 112, Решение ГДЗ Геометрия, 11 класс Дидактические материалы, авторы: Мерзляк Аркадий Григорьевич, Полонский Виталий Борисович, Рабинович Ефим Михайлович, Якир Михаил Семёнович, издательство Просвещение, Москва, 2021, страница 14, номер 112, Решение (продолжение 2)
Решение 2 (2023). №112 (с. 14)

Пусть $R$ — радиус основания цилиндра, а $H$ — его высота.

Сечение, проведенное параллельно оси цилиндра, представляет собой прямоугольник. Одной его стороной является хорда $AB$ в основании цилиндра, а другой — высота цилиндра $H$. Площадь этого сечения равна $S$, следовательно, $S = AB \cdot H$.

Рассмотрим нижнее основание цилиндра. Пусть $O$ — центр этого основания. Хорда $AB$ видна из центра под углом $\alpha$, то есть $\angle AOB = \alpha$. Треугольник $AOB$ — равнобедренный, так как $OA = OB = R$. Пусть $M$ — середина хорды $AB$. Тогда $OM$ является высотой, медианой и биссектрисой треугольника $AOB$.

В прямоугольном треугольнике $AOM$ имеем:

$\angle AOM = \frac{\alpha}{2}$

Длина половины хорды $AM = OA \cdot \sin(\angle AOM) = R \sin\left(\frac{\alpha}{2}\right)$.

Тогда длина всей хорды $AB = 2 \cdot AM = 2R \sin\left(\frac{\alpha}{2}\right)$.

Подставим это выражение в формулу площади сечения:

$S = \left(2R \sin\left(\frac{\alpha}{2}\right)\right) \cdot H$ (1)

Теперь рассмотрим отрезок, соединяющий центр верхнего основания $O_1$ и середину хорды $M$. Этот отрезок $O_1M$ образует с плоскостью основания угол $\gamma$. Проекцией отрезка $O_1M$ на плоскость нижнего основания является отрезок $OM$. Следовательно, угол между $O_1M$ и плоскостью основания — это $\angle O_1MO = \gamma$.

Рассмотрим прямоугольный треугольник $O_1OM$. Катет $O_1O$ равен высоте цилиндра $H$. Катет $OM$ найдем из треугольника $AOM$:

$OM = OA \cdot \cos(\angle AOM) = R \cos\left(\frac{\alpha}{2}\right)$.

В треугольнике $O_1OM$ тангенс угла $\gamma$ равен отношению противолежащего катета к прилежащему:

$\tan(\gamma) = \frac{O_1O}{OM} = \frac{H}{R \cos\left(\frac{\alpha}{2}\right)}$

Отсюда выразим $H$:

$H = R \cos\left(\frac{\alpha}{2}\right) \tan(\gamma)$ (2)

Мы получили систему из двух уравнений (1) и (2) с двумя неизвестными $R$ и $H$. Решим эту систему.

Найдите высоту цилиндра

Из уравнения (2) выразим $R$: $R = \frac{H}{\cos\left(\frac{\alpha}{2}\right) \tan(\gamma)}$.

Подставим это выражение для $R$ в уравнение (1):

$S = 2 \left( \frac{H}{\cos\left(\frac{\alpha}{2}\right) \tan(\gamma)} \right) H \sin\left(\frac{\alpha}{2}\right)$

$S = \frac{2H^2 \sin\left(\frac{\alpha}{2}\right)}{\cos\left(\frac{\alpha}{2}\right) \tan(\gamma)} = \frac{2H^2 \tan\left(\frac{\alpha}{2}\right)}{\tan(\gamma)}$

Выразим $H^2$:

$H^2 = \frac{S \tan(\gamma)}{2 \tan\left(\frac{\alpha}{2}\right)} = \frac{S}{2} \tan(\gamma) \cot\left(\frac{\alpha}{2}\right)$

Отсюда находим высоту $H$:

$H = \sqrt{\frac{S}{2} \tan(\gamma) \cot\left(\frac{\alpha}{2}\right)}$

Ответ: $H = \sqrt{\frac{S}{2} \tan(\gamma) \cot\left(\frac{\alpha}{2}\right)}$

Найдите радиус его основания

Подставим выражение для $H$ из уравнения (2) в уравнение (1):

$S = 2R \left( R \cos\left(\frac{\alpha}{2}\right) \tan(\gamma) \right) \sin\left(\frac{\alpha}{2}\right)$

$S = 2R^2 \sin\left(\frac{\alpha}{2}\right) \cos\left(\frac{\alpha}{2}\right) \tan(\gamma)$

Используем формулу синуса двойного угла: $2\sin(x)\cos(x) = \sin(2x)$. В нашем случае $2\sin\left(\frac{\alpha}{2}\right) \cos\left(\frac{\alpha}{2}\right) = \sin(\alpha)$.

$S = R^2 \sin(\alpha) \tan(\gamma)$

Выразим $R^2$:

$R^2 = \frac{S}{\sin(\alpha) \tan(\gamma)}$

Отсюда находим радиус $R$:

$R = \sqrt{\frac{S}{\sin(\alpha) \tan(\gamma)}}$

Ответ: $R = \sqrt{\frac{S}{\sin(\alpha) \tan(\gamma)}}$

Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.

Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz

Присоединиться