В шаре проведены два параллельных сечения, радиусы которых составляют 7 см и 2 см. Какова площадь поверхности шара, если расстояние между этими сечениями равно 9 см?
Геометрия 11 класс Сечения и площади фигур в пространстве площадь поверхности шара параллельные сечения радиусы сечений геометрия 11 класс задача по геометрии
Для решения данной задачи нам нужно воспользоваться формулами для площади поверхности шара и свойствами сечений шара.
Шар имеет радиус, который обозначим как R. Мы знаем, что радиусы двух параллельных сечений составляют 7 см и 2 см, а расстояние между этими сечениями равно 9 см.
Сначала найдем радиус шара. Мы можем использовать формулу, которая связывает радиус шара с радиусом сечения и расстоянием от центра шара до сечения:
Так как расстояние между сечениями равно 9 см, можно записать уравнение:
h1 - h2 = 9
Теперь подставим выражения для h1 и h2:
sqrt(R^2 - 7^2) - sqrt(R^2 - 2^2) = 9
Теперь возведем обе стороны уравнения в квадрат, чтобы избавиться от квадратных корней:
(sqrt(R^2 - 7^2) - sqrt(R^2 - 2^2))^2 = 9^2
Раскроем скобки:
(R^2 - 7^2) + (R^2 - 2^2) - 2 * sqrt((R^2 - 7^2)(R^2 - 2^2)) = 81
Упростим уравнение:
2R^2 - 49 - 4 - 81 = 2 * sqrt((R^2 - 49)(R^2 - 4))
2R^2 - 134 = 2 * sqrt((R^2 - 49)(R^2 - 4))
Теперь упростим это уравнение. Разделим обе стороны на 2:
R^2 - 67 = sqrt((R^2 - 49)(R^2 - 4))
Возведем обе стороны в квадрат еще раз:
(R^2 - 67)^2 = (R^2 - 49)(R^2 - 4)
Раскроем скобки и упростим уравнение:
R^4 - 134R^2 + 4489 = R^4 - 53R^2 + 196
Теперь перенесем все в одну сторону:
R^4 - R^4 - 134R^2 + 53R^2 + 4489 - 196 = 0
-81R^2 + 4293 = 0
Теперь найдем R^2:
81R^2 = 4293
R^2 = 4293 / 81
R^2 = 53.0
Теперь найдем R:
R = sqrt(53) ≈ 7.28 см.
Теперь, когда мы знаем радиус шара, мы можем найти площадь поверхности шара, используя формулу:
Площадь поверхности S = 4 * π * R^2.
Подставим найденное значение радиуса:
S ≈ 4 * π * 53.0 ≈ 4 * 3.14 * 53.0 ≈ 665.12 см².
Ответ: Площадь поверхности шара составляет примерно 665.12 см².