Решение:
Задача №1. Находим объём конуса.
- Дано:
Образующая конуса \( l = 13 \) см.
Площадь осевого сечения \( S_{ос} = 60 \) см². - Найти:
Объём конуса \( V \). - Решение:
Осевое сечение конуса — это равнобедренный треугольник, две стороны которого равны образующей \( l \), а основание — диаметру \( d = 2r \) конуса. Высота этого треугольника — высота конуса \( h \).
Площадь осевого сечения: \( S_{ос} = \frac{1}{2} d \cdot h = r \cdot h \).
По теореме Пифагора для прямоугольного треугольника, образованного радиусом, высотой и образующей: \( r^2 + h^2 = l^2 \).
Из формулы площади осевого сечения выразим \( h \): \( h = \frac{S_{ос}}{r} = \frac{60}{r} \).
Подставим \( h \) в теорему Пифагора:
\[ r^2 + \left(\frac{60}{r}\right)^2 = 13^2 \]
\[ r^2 + \frac{3600}{r^2} = 169 \]
Умножим обе части уравнения на \( r^2 \) (так как \( r \neq 0 \)):
\[ r^4 + 3600 = 169r^2 \]
\[ r^4 - 169r^2 + 3600 = 0 \]
Это биквадратное уравнение. Сделаем замену \( x = r^2 \).
\[ x^2 - 169x + 3600 = 0 \]
Решим квадратное уравнение.
Дискриминант: \( D = (-169)^2 - 4 \cdot 1 \cdot 3600 = 28561 - 14400 = 14161 \).
\( \sqrt{D} = \sqrt{14161} = 119 \).
Найдём корни \( x \):
\[ x_1 = \frac{169 + 119}{2} = \frac{288}{2} = 144 \]
\[ x_2 = \frac{169 - 119}{2} = \frac{50}{2} = 25 \]
Так как \( x = r^2 \), то:
\( r^2 = 144 \) => \( r = \sqrt{144} = 12 \) см (так как радиус не может быть отрицательным).
или
\( r^2 = 25 \) => \( r = \sqrt{25} = 5 \) см.
Случай 1: \( r = 12 \) см.
Тогда высота \( h = \frac{60}{r} = \frac{60}{12} = 5 \) см.
Проверим теорему Пифагора: \( 12^2 + 5^2 = 144 + 25 = 169 = 13^2 \). Верно.
Объём конуса: \( V = \frac{1}{3} \pi r^2 h = \frac{1}{3} \pi \cdot 12^2 \cdot 5 = \frac{1}{3} \pi \cdot 144 \cdot 5 = \pi \cdot 48 \cdot 5 = 240\pi \) см³.
Случай 2: \( r = 5 \) см.
Тогда высота \( h = \frac{60}{r} = \frac{60}{5} = 12 \) см.
Проверим теорему Пифагора: \( 5^2 + 12^2 = 25 + 144 = 169 = 13^2 \). Верно.
Объём конуса: \( V = \frac{1}{3} \pi r^2 h = \frac{1}{3} \pi \cdot 5^2 \cdot 12 = \frac{1}{3} \pi \cdot 25 \cdot 12 = \pi \cdot 25 \cdot 4 = 100\pi \) см³.
В условии задачи не указано, что образующая является гипотенузой, а радиус и высота — катетами. Поэтому возможны два варианта ответа.
Ответ: \( 240\pi \) см³ или \( 100\pi \) см³.