Geometria przestrzenna. Bryły obrotowe
Sprawdzian
Grupa A
Zadanie 1 (3 pkt)
Dany jest stożek \(S\). Płaszczyzna równoległa do podstawy tego stożka rozcięła go na dwie części: stożek \(G\) oraz tzw. stożek ścięty. Objętości tych rozciętych brył są równe odpowiednio \(8\text{ cm}^3\) oraz \(19\text{ cm}^3\). Wyznacz stosunek pola powierzchni podstawy stożka \(G\) do pola powierzchni podstawy stożka \(S\).
\(\dfrac{4}{9}\)
Wskazówki:
- Całkowita objętość stożka \(S\) jest sumą objętości odciętego stożka \(G\) oraz powstałego stożka ściętego: \(V_S = V_G + V_{\text{ścięty}}\).
- Płaszczyzna równoległa do podstawy odcina stożek \(G\) podobny do stożka wyjściowego \(S\).
- Stosunek objętości dwóch brył podobnych jest równy sześcianowi skali podobieństwa: \(\dfrac{V_G}{V_S} = k^3\).
- Stosunek pól figur odpowiadających sobie w figurach/bryłach podobnych (w tym podstaw obu stożków) jest równy kwadratowi skali podobieństwa: \(\dfrac{P_{p_G}}{P_{p_S}} = k^2\).
Rozwiązanie krok po kroku:
-
Rysunek pomocniczy i wyznaczenie objętości całego stożka \(S\):
Stożek wyjściowy \(S\) został rozcięty płaszczyzną równoległą do podstawy na dwie części: mały stożek górny \(G\) o objętości \(V_G = 8\text{ cm}^3\) oraz stożek ścięty o objętości \(V_{\text{ścięty}} = 19\text{ cm}^3\).
Objętość całego stożka \(S\) jest sumą objętości obu tych brył: $$\begin{aligned} V_S &= V_G + V_{\text{ścięty}} \\[8pt] &= 8\text{ cm}^3 + 19\text{ cm}^3 = 27\text{ cm}^3 \end{aligned}$$ Płaszczyzna równoległa do podstawy stożka tworzy przekrój będący kołem o promieniu \(r_G\), a odcięty mały stożek \(G\) jest bryłą geometrycznie podobną do stożka wyjściowego \(S\). -
Sposób I – Wykorzystanie własności brył podobnych i skali podobieństwa:
Niech \(k\) oznacza skalę podobieństwa stożka \(G\) do stożka \(S\) (\(k > 0\)).
Z twierdzenia o stosunku objętości brył podobnych wiemy, że stosunek objętości dwóch figur przestrzennych podobnych jest równy sześcianowi skali podobieństwa: $$\dfrac{V_G}{V_S} = k^3$$ Podstawiamy obliczone wartości objętości: $$\begin{aligned} k^3 &= \dfrac{8}{27} \\[8pt] k &= \sqrt[3]{\dfrac{8}{27}} \\[8pt] k &= \dfrac{2}{3} \end{aligned}$$ Podstawy stożków są figurami płaskimi (kołami) odpowiadającymi sobie w obu bryłach podobnych. Stosunek pól powierzchni figur podobnych jest równy kwadratowi skali podobieństwa: $$\dfrac{P_{p_G}}{P_{p_S}} = k^2$$ Podnosimy wyznaczoną skalę podobieństwa \(k\) do kwadratu: $$\begin{aligned} \dfrac{P_{p_G}}{P_{p_S}} &= \left(\dfrac{2}{3}\right)^2 \\[8pt] &= \dfrac{4}{9} \end{aligned}$$ -
Sposób II – Wyprowadzenie zależności z przekroju osiowego i twierdzenia Talesa:
Rozpatrzmy przekrój osiowy stożka \(S\) płaszczyzną przechodzącą przez wierzchołek \(W\) oraz środki obu podstaw:Odcinek \(CD\) jest równoległy do podstawy \(AB\), zatem na mocy twierdzenia Talesa (cecha podobieństwa kąt-kąt-kąt) trójkąty prostokątne \(WO_G D\) oraz \(WO_S B\) są podobne: $$\dfrac{r_G}{r_S} = \dfrac{h_G}{H_S} = k$$ gdzie \(h_G = |WO_G|\) to wysokość stożka \(G\), a \(H_S = |WO_S|\) to wysokość stożka \(S\).
Wzory na objętości stożków mają postać: $$V_G = \dfrac{1}{3}\pi r_G^2 h_G \quad \text{oraz} \quad V_S = \dfrac{1}{3}\pi r_S^2 H_S$$ Dzielimy stronami objętość stożka \(G\) przez objętość stożka \(S\): $$\begin{aligned} \dfrac{V_G}{V_S} &= \dfrac{\dfrac{1}{3}\pi r_G^2 h_G}{\dfrac{1}{3}\pi r_S^2 H_S} \\[8pt] &= \left(\dfrac{r_G}{r_S}\right)^2 \cdot \left(\dfrac{h_G}{H_S}\right) \\[8pt] &= k^2 \cdot k = k^3 \end{aligned}$$ Ponieważ \(\dfrac{V_G}{V_S} = \dfrac{8}{27}\), otrzymujemy: $$\begin{aligned} k^3 &= \dfrac{8}{27} \\[8pt] k &= \dfrac{2}{3} \implies \dfrac{r_G}{r_S} = \dfrac{2}{3} \end{aligned}$$ Pola powierzchni podstaw to pola kół o promieniach \(r_G\) oraz \(r_S\): $$\begin{aligned} \dfrac{P_{p_G}}{P_{p_S}} &= \dfrac{\pi r_G^2}{\pi r_S^2} \\[8pt] &= \left(\dfrac{r_G}{r_S}\right)^2 \\[8pt] &= \left(\dfrac{2}{3}\right)^2 = \dfrac{4}{9} \end{aligned}$$
Odpowiedź:
Stosunek pola powierzchni podstawy stożka \(G\) do pola powierzchni podstawy stożka \(S\) wynosi \(\dfrac{4}{9}\).
Stosunek pola powierzchni podstawy stożka \(G\) do pola powierzchni podstawy stożka \(S\) wynosi \(\dfrac{4}{9}\).
Wideolekcja:
Nagranie wideo do tego zadania pojawi się wkrótce.
Obejrzyj pełne omówienie zadania krok po kroku:
Zadanie 2 (3 pkt)
Kula wskutek pewnego procesu zmniejszyła swój promień o 20%. O ile procent zmniejszyła się objętość kuli.
Objętość kuli zmniejszyła się o \(48{,}8\%\) (czyli o \(48\frac{4}{5}\%\)).
Wskazówki:
- Wyraź nowy promień kuli w zależności od promienia początkowego \(R\). Pamiętaj, że spadek o \(20\%\) oznacza, że nowa długość promienia stanowi \(80\%\) długości początkowej (\(0{,}8R\)).
- Sposób I (wprost ze wzoru na objętość kuli): Zapisz wzór na objętość kuli \(V = \dfrac{4}{3}\pi R^3\), oblicz objętość mniejszej kuli, a następnie wyznacz bezwzględny spadek objętości i odnieś go procentowo do objętości wyjściowej.
- Sposób II (ze skali podobieństwa): Wykorzystaj fakt, że wszystkie kule są bryłami do siebie podobnymi. Stosunek objętości dwóch brył podobnych jest równy sześcianowi skali ich podobieństwa (\(k^3\)).
Rozwiązanie krok po kroku:
-
Rysunek pomocniczy i ustalenie zmiany promienia kuli:
Niech promień kuli wyjściowej wynosi \(R > 0\). Wskutek procesu jej promień zmalał o \(20\%\), czyli o \(0{,}2R\).
Nowy promień kuli \(R_2\) wynosi zatem: $$ R_2 = R - 0{,}20R = 0{,}80R = \dfrac{4}{5}R $$ -
Sposób I – Bezpośrednie obliczenie objętości i różnicy procentowej:
Wzór na objętość kuli o promieniu \(r\) ma postać: $$ V = \dfrac{4}{3}\pi r^3 $$ Objętość początkowa kuli wynosi: $$ V_1 = \dfrac{4}{3}\pi R^3 $$ Wyznaczamy nową objętość kuli \(V_2\), podstawiając promień \(R_2 = 0{,}8R\): $$ \begin{aligned} V_2 &= \dfrac{4}{3}\pi (0{,}8R)^3 \\[8pt] &= \dfrac{4}{3}\pi \cdot 0{,}8^3 \cdot R^3 \\[8pt] &= \dfrac{4}{3}\pi \cdot 0{,}512 \cdot R^3 \\[8pt] &= 0{,}512 \cdot \left(\dfrac{4}{3}\pi R^3\right) \\[8pt] &= 0{,}512 V_1 \end{aligned} $$ Obliczamy, o ile zmniejszyła się objętość kuli (\(\Delta V\)): $$ \begin{aligned} \Delta V &= V_1 - V_2 \\[8pt] &= V_1 - 0{,}512 V_1 \\[8pt] &= (1 - 0{,}512) V_1 \\[8pt] &= 0{,}488 V_1 \end{aligned} $$ Wyrażamy spadek objętości w procentach w stosunku do objętości początkowej \(V_1\): $$ \begin{aligned} \dfrac{\Delta V}{V_1} \cdot 100\% &= \dfrac{0{,}488 V_1}{V_1} \cdot 100\% \\[8pt] &= 0{,}488 \cdot 100\% \\[8pt] &= 48{,}8\% \end{aligned} $$ -
Sposób II – Wykorzystanie skali podobieństwa brył przestrzennych:
Dowolne dwie kule są bryłami geometrycznie podobnymi. Skalę podobieństwa \(k\) kuli nowej do kuli wyjściowej wyznacza stosunek ich odpowiadających wymiarów liniowych (promieni): $$ k = \dfrac{R_2}{R_1} = \dfrac{0{,}8R}{R} = 0{,}8 $$ Z twierdzenia o stosunku objętości figur i brył podobnych wiemy, że stosunek ich objętości jest równy sześcianowi skali podobieństwa: $$ \dfrac{V_2}{V_1} = k^3 $$ Podnosimy skalę podobieństwa do trzeciej potęgi: $$ \begin{aligned} \dfrac{V_2}{V_1} &= (0{,}8)^3 \\[8pt] &= 0{,}512 = 51{,}2\% \end{aligned} $$ Oznacza to, że nowa objętość kuli stanowi \(51{,}2\%\) objętości pierwotnej.
Zatem objętość kuli zmniejszyła się o: $$ 100\% - 51{,}2\% = 48{,}8\% $$
Odpowiedź:
Objętość kuli zmniejszyła się o \(48{,}8\%\).
Objętość kuli zmniejszyła się o \(48{,}8\%\).
Wideolekcja:
Nagranie wideo do tego zadania pojawi się wkrótce.
Obejrzyj pełne omówienie zadania krok po kroku:
Zadanie 3 (3 pkt)
Morela jest kulą o średnicy \(8\text{ cm}\). W jej wnętrzu znajduje się część niejadalna w kształcie kuli. Jadalna część (miąższ) ma grubość \(1\text{ cm}\). Jaki procent całej moreli stanowi miąższ? Grubość skórki pomijamy.
\(57{,}8125\% \quad \left(57\dfrac{13}{16}\%\right)\)
Wskazówki:
- Wyznacz promień całej moreli na podstawie podanej średnicy (\(R = \dfrac{d}{2}\)).
- Zauważ, że część niejadalna (pestka) jest kulą współśrodkową, której promień \(r\) jest mniejszy od promienia moreli o grubość warstwy miąższu: \(r = R - 1\text{ cm}\).
- Objętość miąższu to różnica między objętością całej kuli moreli a objętością wewnętrznej kuli pestki: \(V_m = V_c - V_p\).
- Udział procentowy możesz obliczyć klasycznie przez iloraz objętości lub zauważając, że objętości kul są wprost proporcjonalne do sześcianów ich promieni.
Rozwiązanie krok po kroku:
-
Rysunek pomocniczy i analiza geometryczna przekroju moreli:
Przekrój osiowy moreli przedstawia dwa współśrodkowe koła: koło zewnętrzne o średnicy \(d = 8\text{ cm}\) oraz koło wewnętrzne odpowiadające pestce.
Promień całej moreli wynosi: $$\begin{aligned} R &= \dfrac{d}{2} \\[8pt] &= \dfrac{8}{2} \\[8pt] &= 4\text{ cm} \end{aligned}$$ Warstwa jadalna (miąższ) otacza pestkę ze wszystkich stron i ma stałą grubość \(g = 1\text{ cm}\). Promień kuli niejadalnej (pestki) wynosi zatem: $$\begin{aligned} r &= R - g \\[8pt] &= 4 - 1 \\[8pt] &= 3\text{ cm} \end{aligned}$$ -
Obliczenie udziału procentowego – Sposób I (z obliczenia objętości brył):
Wzór na objętość kuli o promieniu \(R\) ma postać: $$V = \dfrac{4}{3}\pi R^3$$ Obliczamy objętość całej moreli \(V_c\): $$\begin{aligned} V_c &= \dfrac{4}{3}\pi \cdot 4^3 \\[8pt] &= \dfrac{4}{3}\pi \cdot 64 \\[8pt] &= \dfrac{256}{3}\pi\text{ cm}^3 \end{aligned}$$ Obliczamy objętość części niejadalnej (pestki) \(V_p\): $$\begin{aligned} V_p &= \dfrac{4}{3}\pi \cdot 3^3 \\[8pt] &= \dfrac{4}{3}\pi \cdot 27 \\[8pt] &= 36\pi = \dfrac{108}{3}\pi\text{ cm}^3 \end{aligned}$$ Objętość części jadalnej (miąższu) \(V_m\) to różnica objętości moreli i pestki: $$\begin{aligned} V_m &= V_c - V_p \\[8pt] &= \dfrac{256}{3}\pi - \dfrac{108}{3}\pi \\[8pt] &= \dfrac{148}{3}\pi\text{ cm}^3 \end{aligned}$$ Obliczamy, jaki procent całej moreli stanowi miąższ: $$\begin{aligned} p &= \dfrac{V_m}{V_c} \cdot 100\% \\[8pt] &= \dfrac{\dfrac{148}{3}\pi}{\dfrac{256}{3}\pi} \cdot 100\% \\[8pt] &= \dfrac{148}{256} \cdot 100\% \end{aligned}$$ Ułamek \(\dfrac{148}{256}\) skracamy przez \(4\): $$\begin{aligned} p &= \dfrac{37}{64} \cdot 100\% \\[8pt] &= \dfrac{37 \cdot 25}{16}\% \\[8pt] &= \dfrac{925}{16}\% \\[8pt] &= 57\dfrac{13}{16}\% = 57{,}8125\% \end{aligned}$$ -
Obliczenie udziału procentowego – Sposób II (z proporcji sześcianów promieni):
Wszystkie kule są bryłami podobnymi, a ich objętości są wprost proporcjonalne do sześcianów promieni. Stosunek objętości pestki do objętości całej moreli wynosi: $$\begin{aligned} \dfrac{V_p}{V_c} &= \left(\dfrac{r}{R}\right)^3 \\[8pt] &= \left(\dfrac{3}{4}\right)^3 \\[8pt] &= \dfrac{27}{64} \end{aligned}$$ Pestka stanowi zatem ułamek \(\dfrac{27}{64}\) całej objętości. Miąższ jest dopełnieniem pestki do całości (\(100\%\)): $$\begin{aligned} p &= \left(1 - \dfrac{V_p}{V_c}\right) \cdot 100\% \\[8pt] &= \left(1 - \dfrac{27}{64}\right) \cdot 100\% \\[8pt] &= \dfrac{37}{64} \cdot 100\% \\[8pt] &= 57{,}8125\% \end{aligned}$$
Odpowiedź:
Miąższ stanowi \(57{,}8125\%\) (czyli \(57\dfrac{13}{16}\%\)) całej moreli.
Miąższ stanowi \(57{,}8125\%\) (czyli \(57\dfrac{13}{16}\%\)) całej moreli.
Wideolekcja:
Nagranie wideo do tego zadania pojawi się wkrótce.
Obejrzyj pełne omówienie zadania krok po kroku:
Zadanie 4 (3 pkt)
Dany jest stożek, w którym pole powierzchni bocznej jest równe \(12\pi\text{ cm}^2\). Obwód przekroju osiowego stożka ma \(14\text{ cm}\). Oblicz objętość tego stożka.
Objętość stożka:
$$V = 3\sqrt{7}\pi\text{ cm}^3$$
Wskazówki:
- Przekrój osiowy stożka jest trójkątem równoramiennym o podstawie równej średnicy podstawy (\(2r\)) i ramionach będących tworzącymi stożka (\(l\)). Wykorzystaj wzór na jego obwód: \(2r + 2l = 14\).
- Pole powierzchni bocznej stożka wyraża się wzorem \(P_b = \pi r l\). Przyrównaj je do wartości \(12\pi\), aby otrzymać iloczyn \(r \cdot l = 12\).
- Układ równań z dwiema niewiadomymi \(r\) i \(l\) prowadzi do równania kwadratowego z dwoma rozwiązaniami. Pamiętaj o kluczowym warunku geometrycznym dla stożka: tworząca jako przeciwprostokątna trójkąta prostokątnego musi być dłuższa od promienia podstawy (\(l > r\)).
- Wysokość stożka \(H\) obliczysz z twierdzenia Pitagorasa: \(H^2 + r^2 = l^2\).
Rozwiązanie krok po kroku:
-
Rysunek pomocniczy i analiza geometryczna przekroju osiowego:
Wprowadzamy standardowe oznaczenia wielkości w stożku:
• \(r\) – promień koła podstawy (\(r > 0\)),
• \(l\) – długość tworzącej stożka (\(l > 0\)),
• \(H\) – wysokość stożka (\(H > 0\)).
Przekrój osiowy stożka to trójkąt równoramienny \(ABS\), którego podstawą jest średnica podstawy stożka \(|AB| = 2r\), a ramionami są tworzące \(|AS| = |BS| = l\).
Obwód tego przekroju wynosi \(14\text{ cm}\): $$\begin{aligned} 2r + 2l &= 14 \\[8pt] 2(r + l) &= 14 \\[8pt] r + l &= 7 \end{aligned}$$ Pole powierzchni bocznej stożka jest równe \(12\pi\text{ cm}^2\): $$\begin{aligned} P_b &= \pi r l \\[8pt] \pi r l &= 12\pi \\[8pt] r \cdot l &= 12 \end{aligned}$$ Poniższy rysunek pomocniczy ilustruje stożek wraz z zaznaczonym przekrojem osiowym \(ABS\). -
Wyznaczenie promienia podstawy \(r\) oraz tworzącej \(l\):
Układamy układ równań z wyznaczonych zależności: $$\begin{cases} r + l = 7 \\ r \cdot l = 12 \end{cases}$$ Wyznaczamy wielkość \(l\) z pierwszego równania: $$l = 7 - r$$ Podstawiamy do drugiego równania: $$\begin{aligned} r(7 - r) &= 12 \\[8pt] 7r - r^2 &= 12 \\[8pt] -r^2 + 7r - 12 &= 0 \\[8pt] r^2 - 7r + 12 &= 0 \end{aligned}$$ Rozwiązujemy równanie kwadratowe za pomocą wyróżnika: $$\begin{aligned} \Delta &= (-7)^2 - 4 \cdot 1 \cdot 12 \\[8pt] &= 49 - 48 = 1 \\[8pt] \sqrt{\Delta} &= 1 \end{aligned}$$ Obliczamy możliwe wartości promienia: $$\begin{aligned} r_1 &= \dfrac{-(-7) - 1}{2 \cdot 1} = \dfrac{6}{2} = 3 \implies l_1 = 7 - 3 = 4 \\[8pt] r_2 &= \dfrac{-(-7) + 1}{2 \cdot 1} = \dfrac{8}{2} = 4 \implies l_2 = 7 - 4 = 3 \end{aligned}$$ Weryfikacja warunków geometrycznych stożka:
W trójkącie prostokątnym \(SOB\) tworząca \(l\) jest przeciwprostokątną, a promień \(r\) przyprostokątną, więc musi zachodzić warunek: $$l > r$$ Gdyby \(r = 4\text{ cm}\) oraz \(l = 3\text{ cm}\), otrzymalibyśmy: $$H^2 = l^2 - r^2 = 3^2 - 4^2 = 9 - 16 = -7 < 0$$ Ponadto boki przekroju osiowego miałyby długości \(3\text{ cm}\), \(3\text{ cm}\) oraz \(2r = 8\text{ cm}\), co przeczy nierówności trójkąta (\(3 + 3 = 6 < 8\)).
Przypadek ten jest sprzeczny geometrycznie i zostaje odrzucony.
Jedynym poprawnym rozwiązaniem spełniającym warunki zadania jest: $$r = 3\text{ cm}, \quad l = 4\text{ cm}$$ -
Obliczenie wysokości \(H\) oraz objętości \(V\) stożka:
Stosujemy twierdzenie Pitagorasa w trójkącie prostokątnym \(SOB\): $$\begin{aligned} H^2 + r^2 &= l^2 \\[8pt] H^2 + 3^2 &= 4^2 \\[8pt] H^2 + 9 &= 16 \\[8pt] H^2 &= 16 - 9 \\[8pt] H^2 &= 7 \\[8pt] H &= \sqrt{7}\text{ cm} \end{aligned}$$ Obliczamy objętość stożka: $$\begin{aligned} V &= \dfrac{1}{3} \pi r^2 H \\[8pt] &= \dfrac{1}{3} \pi \cdot 3^2 \cdot \sqrt{7} \\[8pt] &= \dfrac{1}{3} \pi \cdot 9 \cdot \sqrt{7} \\[8pt] &= 3\sqrt{7}\pi\text{ cm}^3 \end{aligned}$$ Poniższy rysunek wynikowy przedstawia bryłę z naniesionymi wyliczonymi wymiarami.
Odpowiedź:
Objętość stożka wynosi \(V = 3\sqrt{7}\pi\text{ cm}^3\).
Objętość stożka wynosi \(V = 3\sqrt{7}\pi\text{ cm}^3\).
Wideolekcja:
Nagranie wideo do tego zadania pojawi się wkrótce.
Obejrzyj pełne omówienie zadania krok po kroku:
Zadanie 5 (2 pkt)
Przekątna przekroju osiowego walca ma długość \(10\). Oblicz objętość walca wiedząc, że pole powierzchni bocznej jest \(3\) razy większe od pola jednej podstawy walca.
\(V = 96\pi\)
Wskazówki:
- Przekrój osiowy walca jest prostokątem, którego jeden bok stanowi średnica podstawy (\(2r\)), a drugi to wysokość walca (\(H\)). Przekątna tego prostokąta tworzy z bokami trójkąt prostokątny.
- Zapisz wzory na pole jednej podstawy (\(P_p = \pi r^2\)) oraz pole powierzchni bocznej (\(P_b = 2\pi r H\)). Wykorzystaj podany warunek \(P_b = 3P_p\), aby uzależnić wysokość \(H\) od promienia \(r\).
- Zastosuj twierdzenie Pitagorasa w przekroju osiowym walca: \((2r)^2 + H^2 = d^2\), aby wyznaczyć wartości liczbowe promienia \(r\) oraz wysokości \(H\).
- Oblicz objętość bryły ze standardowego wzoru na objętość walca: \(V = \pi r^2 H\).
Rozwiązanie krok po kroku:
-
Rysunek pomocniczy i analiza przekroju osiowego walca:
Niech \(r\) oznacza promień podstawy walca (\(r > 0\)), natomiast \(H\) wysokość walca (\(H > 0\)). Przekrojem osiowym walca jest prostokąt o podstawie równej średnicy walca \(2r\) oraz wysokości równej wysokości walca \(H\). Przekątna tego przekroju ma z treści zadania długość \(d = 10\). -
Wyznaczenie zależności między wysokością walca a promieniem podstawy:
Pole jednej podstawy walca wynosi: $$P_p = \pi r^2$$ Pole powierzchni bocznej walca wyraża się wzorem: $$P_b = 2\pi r H$$ Zgodnie z treścią zadania pole powierzchni bocznej jest \(3\) razy większe od pola jednej podstawy walca: $$\begin{aligned} P_b &= 3 \cdot P_p \\[8pt] 2\pi r H &= 3\pi r^2 \end{aligned}$$ Ponieważ promień podstawy jest wielkością dodatnią (\(r > 0\)), możemy podzielić obie strony równania przez \(\pi r\): $$\begin{aligned} 2H &= 3r \\[8pt] H &= \dfrac{3}{2}r \end{aligned}$$ -
Zastosowanie twierdzenia Pitagorasa i wyznaczenie wymiarów walca:
Przekątna przekroju osiowego wraz ze średnicą podstawy \(2r\) oraz wysokością \(H\) tworzy trójkąt prostokątny. Z twierdzenia Pitagorasa otrzymujemy: $$\begin{aligned} (2r)^2 + H^2 &= d^2 \\[8pt] 4r^2 + H^2 &= 10^2 \\[8pt] 4r^2 + H^2 &= 100 \end{aligned}$$ Podstawiamy wyznaczoną zależność \(H = \dfrac{3}{2}r\): $$\begin{aligned} 4r^2 + \left(\dfrac{3}{2}r\right)^2 &= 100 \\[8pt] 4r^2 + \dfrac{9}{4}r^2 &= 100 \\[8pt] \dfrac{16}{4}r^2 + \dfrac{9}{4}r^2 &= 100 \\[8pt] \dfrac{25}{4}r^2 &= 100 \end{aligned}$$ Mnożymy obie strony równania przez \(\dfrac{4}{25}\): $$\begin{aligned} r^2 &= 100 \cdot \dfrac{4}{25} \\[8pt] r^2 &= 4 \cdot 4 \\[8pt] r^2 &= 16 \end{aligned}$$ Ponieważ promień musi być liczbą dodatnią: $$r = 4$$ Obliczamy wysokość walca \(H\): $$H = \dfrac{3}{2} \cdot 4 = 6$$ Średnica podstawy wynosi zatem \(2r = 2 \cdot 4 = 8\). -
Obliczenie objętości walca:
Wstawiamy wyznaczone wartości \(r = 4\) oraz \(H = 6\) do wzoru na objętość walca: $$\begin{aligned} V &= P_p \cdot H \\[8pt] &= \pi r^2 \cdot H \\[8pt] &= \pi \cdot 4^2 \cdot 6 \\[8pt] &= \pi \cdot 16 \cdot 6 \\[8pt] &= 96\pi \end{aligned}$$
Odpowiedź:
Objętość walca wynosi \(V = 96\pi\).
Objętość walca wynosi \(V = 96\pi\).
Wideolekcja:
Nagranie wideo do tego zadania pojawi się wkrótce.
Obejrzyj pełne omówienie zadania krok po kroku:
Grupa B
Zadanie 1 (3 pkt)
Dany jest stożek $S$. Płaszczyzna równoległa do podstawy tego stożka rozcięła go na dwie części: stożek $G$ oraz tzw. stożek ścięty. Objętości tych rozciętych brył są równe odpowiednio $64\ \text{cm}^3$ oraz $61\ \text{cm}^3$. Wyznacz stosunek pola powierzchni podstawy stożka $G$ do pola powierzchni podstawy stożka $S$.
$\frac{16}{25}$
Zadanie 2 (3 pkt)
Promień kuli wskutek rozszerzalności cieplnej zwiększył się o $10\%$. O ile procent zwiększyła się objętość kuli.
$33{,}1\%$
Zadanie 3 (3 pkt)
Brzoskwinia (modelowany jako kula) ma średnicę $12\ \text{cm}$. W jego środku znajduje się kulista część z pestkami. Grubość warstwy jadalnego miąższu wynosi $2\ \text{cm}$. Jaki procent całej brzoskwini stanowi miąższ?
$70\frac{10}{27}\%$
Zadanie 4 (3 pkt)
Dany jest stożek, w którym pole powierzchni bocznej jest równe $56\pi\ \text{cm}^2$. Obwód przekroju osiowego stożka ma $30\ \text{cm}$. Oblicz objętość tego stożka.
$\frac{49\pi\sqrt{15}}{3}\ \text{cm}^3$
Zadanie 5 (2 pkt)
Przekątna przekroju osiowego walca ma długość $4\sqrt{5}$. Oblicz objętość walca wiedząc, że pole powierzchni bocznej jest 8 razy większe od pola jednej podstawy walca.
$32\pi\ \text{cm}^3$
