Înălțimea în piramidă, con, prismă, cilindru

Temă individuală

Lucian Maran, matemaraton.ro, 21-01-2024

Problema 1. Fie un con circular drept a cărui desfășurare a suprafeței laterale este o jumătate dintr-un disc. Dacă raza bazei conului este 66 cm, aflați înălțimea acestuia.

Art, 13/147, **, E.170
Soluție:


Lungime cercului de la baza conului este egală cu lungimea semicercului AB\overgroup{AB} obținut după desfășurare:
2πr=2πG2G=2r2 \pi r=\dfrac{2\pi G}{2} \Rightarrow G=2r, deci G=12 cm.\boxed{G=12 \text{ cm}}.
În VOB, VO2=G2r2=(26)262\triangle VOB,~ VO^2 = G^2-r^2 = (2\cdot 6)^2 - 6^2, deci VO=63.\boxed{VO=6\sqrt{3}}.

Problema 2. Piramida patrulateră regulată VABCDVABCD, cu AB=18AB=18 cm, are fața VBCVBC echivalentă cu baza ABCDABCD.
a) calculați înălțimea piramidei;
b) calculați distanța de la OO la planul (VBC)(VBC), unde {O}=ACBD\{O\}=AC \cap BD.

Mate2000, 10/146, ***, E.171
Soluție:


a) Fie MM mijlocul lui BCBC și OO centrul bazei.
În CAB\triangle CAB, OMOM este linie mijlocie, deci OM=9.\boxed{OM=9}.
Două figuri sunt echivalente daca au aceeași arie: VMBC2=BC2VM=36.\dfrac{VM \cdot BC}{2} = BC^2 \Rightarrow \boxed{VM=36}.
În VOM\triangle VOM, VO2=VM2OM2=(94)292VO=915.VO^2=VM^2-OM^2 = (9\cdot 4)^2-9^2 \Rightarrow \boxed{VO=9\sqrt{15}}.

b) Contruim OEVM.OE \perp VM.
Din VO(ABC)VOBC.VO \perp (ABC) \Rightarrow \boxed{VO \perp BC}.
Din BCVOBC \perp VO și BCOMBC(VOM)BCOE.BC \perp OM \Rightarrow BC \perp (VOM) \Rightarrow \boxed{BC \perp OE}.
Din OEVMOE \perp VM și OEBCOE(VBC)OE \perp BC \Rightarrow OE \perp (VBC), deci OEOE este distanța căutată.

În VOM\triangle VOM, OE=OVOMVM=915936OE=9154.OE=\dfrac{OV \cdot OM}{VM}=\dfrac{9\sqrt{15} \cdot 9}{36} \Rightarrow \boxed{OE=\dfrac{9\sqrt{15}}{4}}.

Observații:
1: Faptul că OE(VBC)OE \perp (VBC) se putea arăta mai simplu cu "T3P";
2: Distanța OE se putea calcula mai simplu scriind volumul lui VOBCVOBC în două moduri.

Problema 3. Dacă ABCDABCDABCDA'B'C'D' este o prismă dreaptă ale cărei baze sunt romburi, cu AC=83AC=8\sqrt{3} cm, BD=8BD=8 cm, iar EE este mijlocul segmentului OOOO' (OO și OO' sunt punctele de intersecție ale diagonalelor bazelor), MM este mijlocul segmentului BCBC și ME=5ME=5 cm, calculați înălțimea prismei.

Mate2000, 8/150, **, E.172
Soluție:


Într-un romb, diagonalele sunt perpendiculare și se înjumatățesc.
OB=BD2=4OB=\dfrac{BD}{2}=4, OC=AC2=43.OC=\dfrac{AC}{2}=4\sqrt{3}.
În COB\triangle COB, BC2=OB2+OC2=42+(43)2BC^2=OB^2+OC^2=4^2+(4\sqrt{3})^2, deci BC=8.\boxed{BC=8}.
În CAB\triangle CAB, OMOM este linie mijlocie, deci OM=4.\boxed{OM=4}.
În EOM\triangle EOM, OE=3OE=3 (33, 44, 55 - triplet pitagoreic) OO=2OE=6 cm.\Rightarrow \boxed{OO'=2\cdot OE = 6 \text{ cm}}.

Problema 4. Fie cilindrul circular drept cu bazele C\cal C(O,R)(O, R) și C\cal C(O,R).(O', R). Fie AAAA' și BBBB' două generatoare ale sale astfel încât ABAB să fie un diametru al C\cal C(O,R).(O, R). Alegem punctul CC pe C\cal C(O,R)(O, R), astfel încât ABC=45°\measuredangle{ABC}=45\degree. Dacă ACA=30°\measuredangle{ACA'}=30\degree și AC=28A'C=28 cm, calculați:
a) înălțimea cilindrului;
b) aria unei baze a cilindrului.

Art, 14/150, **, E.173
Soluție:


a) AACA'A \perp \cal C(O,R)AAAC.(O, R) \Rightarrow A'A \perp AC.
În ©

b) În AAC\triangle A'AC, AC2=AC2AA2=(47)2(27)2AC^2=A'C^2-A'A^2= (4 \cdot 7)^2-(2 \cdot 7)^2, deci AC=143.\boxed{AC=14\sqrt{3}}.
ACB=AB2=90°\measuredangle ACB = \dfrac{\overgroup{AB}}{2}=90\degree. Cum ABC=45°ABC\measuredangle ABC = 45\degree \Rightarrow \triangle ABC este dreptunghic isoscel.
Deci AB=AC2=146r=OA=76.AB=AC\sqrt2 = 14\sqrt{6} \Rightarrow \boxed{r=OA = 7\sqrt{6}}.
SC(O,R)=πr2=294π.\boxed{S_{\cal C(O, R)} = \pi r^2 = 294\pi}.