Для решения задачи начнем с анализа данной информации:
- Диагональ осевого сечения цилиндра равна 12.
- Угол между диагональю и плоскостью основания составляет 30 градусов.
Осевое сечение цилиндра представляет собой прямоугольник, где одна сторона равна высоте цилиндра (h), а другая — диаметру основания (d = 2r), где (r) — радиус основания цилиндра.
Диагональ осевого сечения (прямоугольника) равна 12. Обозначим её как (d_{ос}).
Используем теорему Пифагора для прямоугольника, чтобы выразить диагональ через (h) и (d):
[ d_{ос} = \sqrt{h^2 + d^2} ]
Поскольку диагональ равна 12:
[ 12 = \sqrt{h^2 + (2r)^2} ]
[ 12 = \sqrt{h^2 + 4r^2} ]
Также дан угол 30 градусов между диагональю и плоскостью основания. Это значит, что:
[ \cos 30^\circ = \frac{d}{d_{ос}} = \frac{2r}{12} = \frac{\sqrt{3}}{2} ]
[ \frac{2r}{12} = \frac{\sqrt{3}}{2} ]
[ \frac{r}{6} = \frac{\sqrt{3}}{2} ]
[ r = 3\sqrt{3} ]
Теперь найдем высоту (h):
[ 12 = \sqrt{h^2 + 4r^2} ]
[ 12^2 = h^2 + 4(3\sqrt{3})^2 ]
[ 144 = h^2 + 4 \cdot 27 ]
[ 144 = h^2 + 108 ]
[ h^2 = 36 ]
[ h = 6 ]
Теперь можем найти площадь боковой поверхности (S_{бок}):
[ S{бок} = 2\pi rh ]
[ S{бок} = 2\pi \cdot 3\sqrt{3} \cdot 6 ]
[ S_{бок} = 36\pi\sqrt{3} ]
Площадь полной поверхности (S_{полн}) включает боковую поверхность и два основания:
[ S{осн} = \pi r^2 ]
[ S{осн} = \pi (3\sqrt{3})^2 ]
[ S{осн} = \pi \cdot 27 ]
[ S{осн} = 27\pi ]
[ S{полн} = S{бок} + 2S{осн} ]
[ S{полн} = 36\pi\sqrt{3} + 2 \cdot 27\pi ]
[ S_{полн} = 36\pi\sqrt{3} + 54\pi ]
Объем цилиндра (V):
[ V = \pi r^2 h ]
[ V = \pi (3\sqrt{3})^2 \cdot 6 ]
[ V = \pi \cdot 27 \cdot 6 ]
[ V = 162\pi ]
Итак, ответы:
- Площадь боковой поверхности (S_{бок}) = (36\pi\sqrt{3})
- Площадь полной поверхности (S_{полн}) = (36\pi\sqrt{3} + 54\pi)
- Объем (V) = (162\pi)