Для начала рассмотрим правильную треугольную призму, все ребра которой равны ( a ). Это означает, что основанием призмы является правильный треугольник со стороной ( a ).
Определим радиус описанной окружности:
Для правильного треугольника радиус описанной окружности ( R ) выражается через сторону треугольника как:
[
R = \frac{a}{\sqrt{3}}
]
Высота призмы:
Поскольку все ребра призмы равны ( a ), высота ( h ) также равна ( a ).
Полная площадь поверхности цилиндра:
Цилиндр, описанный около призмы, имеет радиус основания ( R = \frac{a}{\sqrt{3}} ) и высоту ( h = a ).
Полная площадь поверхности цилиндра ( S ) включает две составляющие: боковую поверхность и две основания.
Площадь боковой поверхности:
[
S_{\text{бок}} = 2 \pi R h = 2 \pi \left(\frac{a}{\sqrt{3}}\right) a = \frac{2 \pi a^2}{\sqrt{3}}
]
Площадь двух оснований:
Площадь одного круга (основания цилиндра) равна ( \pi R^2 ):
[
S{\text{осн}} = \pi R^2 = \pi \left(\frac{a}{\sqrt{3}}\right)^2 = \frac{\pi a^2}{3}
]
Площадь двух оснований:
[
2 \cdot S{\text{осн}} = 2 \cdot \frac{\pi a^2}{3} = \frac{2\pi a^2}{3}
]
Полная площадь поверхности цилиндра:
[
S = S{\text{бок}} + 2 \cdot S{\text{осн}} = \frac{2 \pi a^2}{\sqrt{3}} + \frac{2 \pi a^2}{3}
]
Приведем к общему знаменателю:
[
S = \frac{2 \pi a^2 \sqrt{3}}{3} + \frac{2 \pi a^2}{3}
]
[
S = \frac{2 \pi a^2 (\sqrt{3} + 1)}{3}
]
Таким образом, полная площадь поверхности цилиндра, описанного около правильной треугольной призмы с ребрами длины ( a ), равна:
[
S = \frac{2 \pi a^2 (\sqrt{3} + 1)}{3}
]