18.2 Stożek
Kartkówka
Grupa A
Zadanie 1 (1 pkt)
Oblicz pole powierzchni bocznej stożka o promieniu podstawy $5 \text{ cm}$ i tworzącej długości $8 \text{ cm}$.
Pole powierzchni bocznej stożka wynosi $40\pi \text{ cm}^2$.
Aby obliczyć pole powierzchni bocznej stożka, używamy wzoru:\[ P_b = \pi \cdot r \cdot l \]Gdzie $r$ to promień podstawy, a $l$ to długość tworzącej.
Zgodnie z danymi w zadaniu:\[ r = 5 \ \text{cm} \]\[ l = 8 \ \text{cm} \]Podstawiamy te wartości do wzoru:\[ P_b = \pi \cdot 5 \ \text{cm} \cdot 8 \ \text{cm} \]Wykonujemy mnożenie:\[ P_b = 40\pi \ \text{cm}^2 \]
Zadanie 2 (2 pkt)
Oblicz pole powierzchni bocznej stożka, którego promień podstawy jest równy $3 \text{ cm}$, a wysokość stożka wynosi $4 \text{ cm}$.
Pole powierzchni bocznej stożka wynosi $15\pi \ \text{cm}^2$.
Obliczenie długości tworzącej stożka ($l$):Z twierdzenia Pitagorasa:\[ r^2 + h^2 = l^2 \]Podstawiamy dane:\[ (3 \ \text{cm})^2 + (4 \ \text{cm})^2 = l^2 \]\[ 9 \ \text{cm}^2 + 16 \ \text{cm}^2 = l^2 \]\[ 25 \ \text{cm}^2 = l^2 \]\[ l = \sqrt{25 \ \text{cm}^2} \]\[ l = 5 \ \text{cm} \]Obliczenie pola powierzchni bocznej stożka ($P_b$):Wzór na pole powierzchni bocznej stożka:\[ P_b = \pi \cdot r \cdot l \]Podstawiamy wartości:\[ P_b = \pi \cdot 3 \ \text{cm} \cdot 5 \ \text{cm} \]\[ P_b = 15\pi \ \text{cm}^2 \]
Zadanie 3 (2 pkt)
Oblicz pole powierzchni bocznej stożka, którego pole podstawy jest równe $49\pi \text{ cm}^2$, a tworząca ma długość $15 \text{ cm}$.
Pole powierzchni bocznej stożka wynosi $105\pi \text{ cm}^2$.
Krok 1: Wyznaczenie promienia podstawy stożka
Pierwszym krokiem jest obliczenie promienia podstawy stożka, korzystając ze wzoru na pole podstawy stożka.
$P_p = \pi r^2$
Z treści zadania wiemy, że pole podstawy wynosi $49\pi \text{ cm}^2$.\[ 49\pi \text{ cm}^2 = \pi r^2 \]Dzielimy obie strony równania przez $\pi$ w celu wyznaczenia promienia.\[ 49 = r^2 \]Obliczamy promień $r$ jako pierwiastek kwadratowy z 49.\[ r = \sqrt{49} \]\[ r = 7 \text{ cm} \]Krok 2: Obliczenie pola powierzchni bocznej stożka
Teraz, gdy znamy promień podstawy i długość tworzącej, możemy obliczyć pole powierzchni bocznej stożka. Wzór na pole powierzchni bocznej stożka to:
$P_b = \pi r l$
Podstawiamy wartości promienia $r = 7 \text{ cm}$ i tworzącej $l = 15 \text{ cm}$.\[ P_b = \pi \cdot 7 \text{ cm} \cdot 15 \text{ cm} \]Wykonujemy mnożenie.\[ P_b = 105\pi \text{ cm}^2 \]
Zadanie 4 (5 pkt)
a) Oblicz objętość stożka o średnicy podstawy równej 10 cm i wysokości 12 cm.
b) Oblicz objętość stożka o tworzącej równej 17 cm i wysokości 15 cm.
a) Objętość stożka wynosi $V = 100\pi \ \text{cm}^3$.
b) Objętość stożka wynosi $V = 320\pi \ \text{cm}^3$.
a) Obliczenie objętości stożka o podanych parametrach.Promień podstawy stożka $r$ wynosi połowę średnicy $D$.\[ r = \frac{D}{2} \]Podstawiamy wartość średnicy.\[ r = \frac{10 \ \text{cm}}{2} = 5 \ \text{cm} \]Wzór na objętość stożka to:\[ V = \frac{1}{3} \pi r^2 h \]Podstawiamy obliczone wartości promienia i wysokości.\[ V = \frac{1}{3} \cdot \pi \cdot (5 \ \text{cm})^2 \cdot 12 \ \text{cm} \]\[ V = \frac{1}{3} \cdot \pi \cdot 25 \ \text{cm}^2 \cdot 12 \ \text{cm} \]\[ V = \frac{1}{3} \cdot \pi \cdot 300 \ \text{cm}^3 \]\[ V = 100\pi \ \text{cm}^3 \]b) Obliczenie objętości stożka, gdy znana jest tworząca i wysokość.Aby obliczyć objętość, musimy najpierw znaleźć promień podstawy $r$ wykorzystując twierdzenie Pitagorasa, ponieważ promień, wysokość i tworząca stożka tworzą trójkąt prostokątny.\[ r^2 + h^2 = l^2 \]Podstawiamy dane wartości tworzącej $l$ i wysokości $h$.\[ r^2 + (15 \ \text{cm})^2 = (17 \ \text{cm})^2 \]\[ r^2 + 225 \ \text{cm}^2 = 289 \ \text{cm}^2 \]Obliczamy $r^2$.\[ r^2 = 289 \ \text{cm}^2 - 225 \ \text{cm}^2 \]\[ r^2 = 64 \ \text{cm}^2 \]Obliczamy promień $r$.\[ r = \sqrt{64 \ \text{cm}^2} \]\[ r = 8 \ \text{cm} \]Teraz możemy obliczyć objętość stożka.\[ V = \frac{1}{3} \pi r^2 h \]Podstawiamy obliczone wartości promienia i wysokości.\[ V = \frac{1}{3} \cdot \pi \cdot (8 \ \text{cm})^2 \cdot 15 \ \text{cm} \]\[ V = \frac{1}{3} \cdot \pi \cdot 64 \ \text{cm}^2 \cdot 15 \ \text{cm} \]\[ V = \frac{1}{3} \cdot \pi \cdot 960 \ \text{cm}^3 \]\[ V = 320\pi \ \text{cm}^3 \]
Zadanie 5 (9 pkt)
a) Przekrój osiowy stożka jest trójkątem równobocznym o polu równym $64
\sqrt{3} \text{ cm}^2$. Oblicz objętość tego stożka.
b) Pole podstawy stożka jest równe $48\pi \text{ cm}^2$, a jego objętość jest równa $192\pi \text{ cm}^3$. Oblicz miarę kąta między tworzącą stożka a jego podstawą.
a) Objętość stożka wynosi $V = \frac{512\sqrt{3}}{3}\pi \ \text{cm}^3$.
b) Miara kąta między tworzącą stożka a jego podstawą wynosi $\alpha = 60^\circ$.
a) Obliczenie objętości stożka:
Związek między bokiem trójkąta równobocznego ($a$) a promieniem podstawy stożka ($r$):
$a = 2 \cdot r$
Pole trójkąta równobocznego:\[ P = \frac{a^2 \cdot \sqrt{3}}{4} \]Podstawiamy $a = 2 \cdot r$:\[ P = \frac{(2 \cdot r)^2 \cdot \sqrt{3}}{4} = \frac{4 \cdot r^2 \cdot \sqrt{3}}{4} = r^2 \cdot \sqrt{3} \]Mamy $P = 64\sqrt{3} \ \text{cm}^2$, więc:\[ r^2 \cdot \sqrt{3} = 64\sqrt{3} \]Dzielimy przez $\sqrt{3}$:\[ r^2 = 64 \]\[ r = \sqrt{64} = 8 \ \text{cm} \]Wysokość stożka ($h$) jest wysokością trójkąta równobocznego o boku $a = 2 \cdot r$:\[ h = \frac{a \cdot \sqrt{3}}{2} = \frac{(2 \cdot r) \cdot \sqrt{3}}{2} = r \cdot \sqrt{3} \]Podstawiamy $r = 8 \ \text{cm}$:\[ h = 8\sqrt{3} \ \text{cm} \]Wzór na objętość stożka:\[ V = \frac{1}{3} \cdot \pi \cdot r^2 \cdot h \]Podstawiamy wartości:\[ V = \frac{1}{3} \cdot \pi \cdot (8 \ \text{cm})^2 \cdot (8\sqrt{3} \ \text{cm}) \]\[ V = \frac{1}{3} \cdot \pi \cdot 64 \ \text{cm}^2 \cdot 8\sqrt{3} \ \text{cm} \]\[ V = \frac{512\sqrt{3}}{3} \cdot \pi \ \text{cm}^3 \]b) Obliczenie miary kąta między tworzącą stożka a jego podstawą:
Wzór na pole podstawy stożka:\[ P_p = \pi \cdot r^2 \]Mamy $P_p = 48\pi \ \text{cm}^2$:\[ \pi \cdot r^2 = 48\pi \]Dzielimy przez $\pi$:\[ r^2 = 48 \]\[ r = \sqrt{48} = \sqrt{16 \cdot 3} = 4\sqrt{3} \ \text{cm} \]Wzór na objętość stożka:\[ V = \frac{1}{3} \cdot \pi \cdot r^2 \cdot h \]Mamy $V = 192\pi \ \text{cm}^3$ i $r^2 = 48$:\[ 192\pi = \frac{1}{3} \cdot \pi \cdot 48 \cdot h \]\[ 192\pi = 16\pi \cdot h \]Dzielimy przez $16\pi$:\[ h = \frac{192\pi}{16\pi} = 12 \ \text{cm} \]Kąt $\alpha$ między tworzącą a podstawą stożka spełnia zależność:\[ \tan(\alpha) = \frac{h}{r} \]Podstawiamy wartości $h = 12 \ \text{cm}$ i $r = 4\sqrt{3} \ \text{cm}$:\[ \tan(\alpha) = \frac{12 \ \text{cm}}{4\sqrt{3} \ \text{cm}} \]\[ \tan(\alpha) = \frac{3}{\sqrt{3}} \]Usuwamy niewymierność z mianownika:\[ \tan(\alpha) = \frac{3 \cdot \sqrt{3}}{\sqrt{3} \cdot \sqrt{3}} = \frac{3\sqrt{3}}{3} = \sqrt{3} \]Z wartości funkcji trygonometrycznych wiemy, że:\[ \alpha = 60^\circ \]
Grupa B
Zadanie 1 (1 pkt)
Oblicz pole powierzchni bocznej stożka o promieniu podstawy $3 \text{ cm}$ i tworzącej długości $7 \text{ cm}$.
Pole powierzchni bocznej stożka wynosi $21\pi \text{ cm}^2$.
Zadanie 2 (2 pkt)
Oblicz pole powierzchni bocznej stożka, którego promień podstawy jest równy $6 \text{ cm}$, a wysokość stożka wynosi $8 \text{ cm}$.
Pole powierzchni bocznej stożka wynosi $60\pi \ \text{cm}^2$.
Zadanie 3 (2 pkt)
Pole powierzchni bocznej stożka wynosi $105\pi \text{ cm}^2$.
Pole powierzchni bocznej stożka wynosi $100\pi \text{ cm}^2$.
Zadanie 4 (5 pkt)
a) Oblicz objętość stożka o średnicy podstawy równej 18 cm i wysokości 7 cm.
b) Oblicz objętość stożka o tworzącej równej 25 cm i wysokości 24 cm.
a) Objętość stożka wynosi $V = 189\pi \ \text{cm}^3$.
b) Objętość stożka wynosi $V = 392\pi \ \text{cm}^3$.
Zadanie 5 (9 pkt)
a) Przekrój osiowy stożka jest trójkątem równobocznym o polu równym $36
\sqrt{3} \text{ cm}^2$. Oblicz objętość tego stożka.
b) Pole podstawy stożka jest równe $36\pi \text{ cm}^2$, a jego objętość jest równa $72\pi \text{ cm}^3$. Oblicz miarę kąta między tworzącą stożka a jego podstawą.
a) Objętość stożka wynosi $V = 72\sqrt{3}\pi \ \text{cm}^3$.
b) Miara kąta między tworzącą stożka a jego podstawą wynosi $\alpha = 45^\circ$.
