На рисунке 123, б изображен цилиндр, длина высоты которого равна 8 м, а длина радиуса основания - 4 м. Точка В - середина образующей АА1, точки С и D - центры оснований цилиндра. Вычислите площадь четырехугольника ABCD.
Длина стороны равнобедренного треугольника (ACC_1) равна радиусу основания цилиндра, то есть 4 м. Таким образом, треугольник (ACC_1) - прямоугольный треугольник. Используя теорему Пифагора, найдем длину стороны (AC_1) треугольника (ACC_1):
Теперь мы можем найти площадь четырехугольника (ABCD), который является трапецией. Для этого вычислим длины его двух оснований (AB) и (CD), используя найденные ранее значения:
(AB = AC_1 = \sqrt{48})
(CD = 2 \cdot CC_1 = 2 \cdot 4 = 8)
Высота трапеции равна радиусу основания цилиндра, то есть 4 м.
Теперь вычислим площадь трапеции по формуле:
(S = \frac{AB + CD}{2} \cdot h = \frac{\sqrt{48} + 8}{2} \cdot 4)
(S = \frac{8\sqrt{3} + 8}{2} \cdot 4)
(S = 4(2\sqrt{3} + 2))
(S = 8\sqrt{3} + 8) кв. м
Ответ: Площадь четырехугольника ABCD равна (8\sqrt{3} + 8) квадратных метров.
Для начала найдем длину образующей (AA_1) с помощью теоремы Пифагора:
(AA_1 = \sqrt{AC^2 + CC_1^2} = \sqrt{8^2 + 4^2} = \sqrt{64 + 16} = \sqrt{80})
Длина стороны равнобедренного треугольника (ACC_1) равна радиусу основания цилиндра, то есть 4 м. Таким образом, треугольник (ACC_1) - прямоугольный треугольник. Используя теорему Пифагора, найдем длину стороны (AC_1) треугольника (ACC_1):
(AC_1 = \sqrt{AC^2 - CC_1^2} = \sqrt{8^2 - 4^2} = \sqrt{64 - 16} = \sqrt{48})
Теперь мы можем найти площадь четырехугольника (ABCD), который является трапецией. Для этого вычислим длины его двух оснований (AB) и (CD), используя найденные ранее значения:
(AB = AC_1 = \sqrt{48})
(CD = 2 \cdot CC_1 = 2 \cdot 4 = 8)
Высота трапеции равна радиусу основания цилиндра, то есть 4 м.
Теперь вычислим площадь трапеции по формуле:
(S = \frac{AB + CD}{2} \cdot h = \frac{\sqrt{48} + 8}{2} \cdot 4)
(S = \frac{8\sqrt{3} + 8}{2} \cdot 4)
(S = 4(2\sqrt{3} + 2))
(S = 8\sqrt{3} + 8) кв. м
Ответ: Площадь четырехугольника ABCD равна (8\sqrt{3} + 8) квадратных метров.