Какова площадь полной поверхности цилиндра, описанного вокруг прямой призмы, основание которой - прямоугольный треугольник с катетами 7 см и 19 см, если известно, что диагональ большей грани призмы образует угол величиной 45 градусов с плоскостью основания?
Карамель
Чтобы решить данную задачу, нам понадобится использовать некоторые свойства геометрических фигур.
1. Сначала найдем площадь основания прямой призмы, которое является прямоугольным треугольником. Площадь прямоугольного треугольника можно найти по формуле:
\[S_{\text{тр}} = \frac{1}{2} \times \text{катет}_1 \times \text{катет}_2\]
Где \(\text{катет}_1\) и \(\text{катет}_2\) - длины катетов треугольника. В данном случае \(\text{катет}_1 = 7\) см, а \(\text{катет}_2 = 19\) см.
Подставляя значения, найдем:
\[S_{\text{тр}} = \frac{1}{2} \times 7 \times 19 = 66.5 \, \text{см}^2\]
2. Далее необходимо найти высоту цилиндра, который описывает вокруг прямой призмы. Высоту можно найти с использованием теоремы Пифагора для прямоугольного треугольника.
Высота - это гипотенуза прямоугольного треугольника, а катеты - это диагональ меньшей грани призмы и радиус этого описанного цилиндра. Пусть \(r\) - радиус цилиндра, а \(d\) - диагональ меньшей грани призмы (катеты прямоугольного треугольника).
Теорема Пифагора:
\[h^2 = d^2 - r^2\]
У нас дано, что \(d\) - диагональ меньшей грани призмы, образует угол 45 градусов с плоскостью основания. Из этого следует:
\[d = \sqrt{7^2 + 19^2} = \sqrt{490} = 7\sqrt{10}\]
Подставляем в формулу для высоты цилиндра:
\[h^2 = (7\sqrt{10})^2 - r^2 = 490 - r^2\]
\[h = \sqrt{490 - r^2}\]
3. Наконец, можем найти площадь полной поверхности цилиндра. Полная поверхность цилиндра состоит из площадей двух оснований и площади боковой поверхности.
Площадь двух оснований может быть найдена как произведение площади основания прямой призмы и 2:
\[S_{\text{осн}} = 2 \times S_{\text{тр}} = 2 \times 66.5 = 133 \, \text{см}^2\]
Площадь боковой поверхности цилиндра рассчитывается по формуле:
\[S_{\text{бок}} = 2\pi r \times h\]
Подставляем значения:
\[S_{\text{бок}} = 2\pi r \times \sqrt{490 - r^2}\]
Таким образом, площадь полной поверхности цилиндра будет равна:
\[S_{\text{полн}} = S_{\text{осн}} + S_{\text{бок}} = 133 + 2\pi r \times \sqrt{490 - r^2}\]
Где \(S_{\text{полн}}\) - искомая площадь полной поверхности цилиндра.
Ответ дан. Теперь можно проверить результат и использовать полученные значения для дальнейших вычислений или анализа.
1. Сначала найдем площадь основания прямой призмы, которое является прямоугольным треугольником. Площадь прямоугольного треугольника можно найти по формуле:
\[S_{\text{тр}} = \frac{1}{2} \times \text{катет}_1 \times \text{катет}_2\]
Где \(\text{катет}_1\) и \(\text{катет}_2\) - длины катетов треугольника. В данном случае \(\text{катет}_1 = 7\) см, а \(\text{катет}_2 = 19\) см.
Подставляя значения, найдем:
\[S_{\text{тр}} = \frac{1}{2} \times 7 \times 19 = 66.5 \, \text{см}^2\]
2. Далее необходимо найти высоту цилиндра, который описывает вокруг прямой призмы. Высоту можно найти с использованием теоремы Пифагора для прямоугольного треугольника.
Высота - это гипотенуза прямоугольного треугольника, а катеты - это диагональ меньшей грани призмы и радиус этого описанного цилиндра. Пусть \(r\) - радиус цилиндра, а \(d\) - диагональ меньшей грани призмы (катеты прямоугольного треугольника).
Теорема Пифагора:
\[h^2 = d^2 - r^2\]
У нас дано, что \(d\) - диагональ меньшей грани призмы, образует угол 45 градусов с плоскостью основания. Из этого следует:
\[d = \sqrt{7^2 + 19^2} = \sqrt{490} = 7\sqrt{10}\]
Подставляем в формулу для высоты цилиндра:
\[h^2 = (7\sqrt{10})^2 - r^2 = 490 - r^2\]
\[h = \sqrt{490 - r^2}\]
3. Наконец, можем найти площадь полной поверхности цилиндра. Полная поверхность цилиндра состоит из площадей двух оснований и площади боковой поверхности.
Площадь двух оснований может быть найдена как произведение площади основания прямой призмы и 2:
\[S_{\text{осн}} = 2 \times S_{\text{тр}} = 2 \times 66.5 = 133 \, \text{см}^2\]
Площадь боковой поверхности цилиндра рассчитывается по формуле:
\[S_{\text{бок}} = 2\pi r \times h\]
Подставляем значения:
\[S_{\text{бок}} = 2\pi r \times \sqrt{490 - r^2}\]
Таким образом, площадь полной поверхности цилиндра будет равна:
\[S_{\text{полн}} = S_{\text{осн}} + S_{\text{бок}} = 133 + 2\pi r \times \sqrt{490 - r^2}\]
Где \(S_{\text{полн}}\) - искомая площадь полной поверхности цилиндра.
Ответ дан. Теперь можно проверить результат и использовать полученные значения для дальнейших вычислений или анализа.
Знаешь ответ?