Для начала, давайте разберемся с основными параметрами конуса и осевого сечения. Осевое сечение конуса представляет собой равнобедренный треугольник, у которого вершина совпадает с вершиной конуса, а основание является диаметром основания конуса.
- Высота ( h ) конуса дана и равна ( 5\sqrt{3} ) см.
- Угол при вершине ( \angle V ) осевого сечения равен 60°.
Так как осевое сечение представляет собой равнобедренный треугольник, можно рассмотреть его в качестве треугольника ( OVA ), где ( O ) — вершина конуса, ( A ) и ( B ) — точки пересечения основания конуса с осевым сечением, а ( OV ) — высота конуса.
Поскольку угол при вершине равен 60°, треугольник ( OVA ) является равносторонним. Это означает, что все его стороны равны, и каждая из сторон составляет ( 5\sqrt{3} ) см.
Для нахождения площади боковой поверхности конуса необходимо определить радиус основания ( r ) и образующую ( l ).
Радиус основания ( r ):
В равностороннем треугольнике высота делит его на два равных прямоугольных треугольника. Рассмотрим один из них. В этом треугольнике:
- Гипотенуза равна ( l ) (образующая).
- Один из катетов равен половине основания треугольника (радиус основания ( r )).
- Другой катет равен высоте конуса ( h ).
Из теоремы Пифагора для этого прямоугольного треугольника:
[
l^2 = r^2 + h^2
]
Но прежде чем воспользоваться теоремой Пифагора, найдем радиус ( r ) исходя из свойств равностороннего треугольника. Высота ( h ) равностороннего треугольника делится на два катета, где каждый катет равен ( \frac{r}{2} ). Так как высота равностороннего треугольника:
[
h = \frac{\sqrt{3}}{2} \times a
]
где ( a ) — сторона равностороннего треугольника, которая в данном случае равна ( 2r ):
[
5\sqrt{3} = \frac{\sqrt{3}}{2} \times 2r
]
Упростим:
[
5\sqrt{3} = \sqrt{3} \times r
]
Делим обе стороны на ( \sqrt{3} ):
[
r = 5 \, \text{см}
]
Образующая ( l ):
Теперь вернемся к теореме Пифагора:
[
l^2 = r^2 + h^2
]
Подставим значения ( r = 5 ) см и ( h = 5\sqrt{3} ) см:
[
l^2 = 5^2 + (5\sqrt{3})^2
]
[
l^2 = 25 + 75
]
[
l^2 = 100
]
[
l = 10 \, \text{см}
]
Площадь боковой поверхности ( S ):
Площадь боковой поверхности конуса рассчитывается по формуле:
[
S = \pi r l
]
Подставим найденные значения:
[
S = \pi \times 5 \times 10
]
[
S = 50\pi \, \text{см}^2
]
Итак, площадь боковой поверхности конуса составляет ( 50\pi ) квадратных сантиметров.