Для решения задач по геометрии цилиндра, начнем с анализа данных и применением соответствующих формул.
Данные задачи:
- Радиус основания цилиндра ( r = 4 )
- Образующая цилиндра ( l = 6 )
Найти:
- Диагональ осевого сечения цилиндра
- Объем цилиндра
Часть (а): Диагональ осевого сечения цилиндра
Осевое сечение цилиндра представляет собой прямоугольник, высота которого равна высоте цилиндра ( h ), а ширина равна диаметру основания цилиндра ( 2r ). Чтобы найти диагональ осевого сечения, нужно знать высоту цилиндра, которую можно найти, используя образующую цилиндра.
Образующая ( l ) цилиндра является гипотенузой прямоугольного треугольника, в котором одна из сторон — это радиус основания ( r ), а другая — высота цилиндра ( h ). Используем теорему Пифагора для нахождения высоты ( h ):
[
l^2 = r^2 + h^2
]
Подставим известные значения:
[
6^2 = 4^2 + h^2
]
[
36 = 16 + h^2
]
[
h^2 = 36 - 16
]
[
h^2 = 20
]
[
h = \sqrt{20} = 2\sqrt{5}
]
Теперь, когда мы знаем высоту цилиндра ( h ), можно найти диагональ осевого сечения. Диагональ прямоугольника с шириной ( 2r ) и высотой ( h ) также находится по теореме Пифагора:
[
d^2 = (2r)^2 + h^2
]
Подставим известные значения:
[
d^2 = (2 \cdot 4)^2 + (2\sqrt{5})^2
]
[
d^2 = 8^2 + (2\sqrt{5})^2
]
[
d^2 = 64 + 20
]
[
d^2 = 84
]
[
d = \sqrt{84} = 2\sqrt{21}
]
Итак, диагональ осевого сечения цилиндра равна ( 2\sqrt{21} ).
Часть (б): Объем цилиндра
Объем цилиндра ( V ) рассчитывается по формуле:
[
V = \pi r^2 h
]
Подставим известные значения (радиус ( r = 4 ) и высота ( h = 2\sqrt{5} )):
[
V = \pi \cdot 4^2 \cdot 2\sqrt{5}
]
[
V = \pi \cdot 16 \cdot 2\sqrt{5}
]
[
V = 32\pi\sqrt{5}
]
Итак, объем цилиндра равен ( 32\pi\sqrt{5} ).
Вывод:
а) Диагональ осевого сечения цилиндра равна ( 2\sqrt{21} ).
б) Объем цилиндра равен ( 32\pi\sqrt{5} ).