Задача 27206. Комбинации тел

ЕГЭ Математика (профиль)Задание 35.5.6 Площадь поверхности конуса, цилиндра, сферы5.7.2* Комбинации стереометрических тел

Вершина A куба ABCDA_1B_1C_1D_1 с ребром 1,6 является центром сферы, проходящей через точку A1. Найдите площадь S части сферы, содержащейся внутри куба. В ответе запишите величину S/ Пи .

В подтеме 41 задач
Разбор
Главная идея: Вершина куба — это точка, из которой выходят три взаимно перпендикулярных ребра, поэтому внутри куба содержится ровно одна восьмая часть сферы, и соответственно одна восьмая её поверхности.

Шаг 1. Найдём радиус сферы.

Сфера с центром в вершине AA проходит через точку A1A_1. Расстояние от AA до A1A_1 — это боковое ребро куба, поэтому R=AA1=1,6R = AA_1 = 1,6

Шаг 2. Определим, какая часть сферы лежит внутри куба.

Вершина AA куба расположена в углу. Из этой вершины выходят три взаимно перпендикулярных ребра (например, ABAB, ADAD, AA1AA_1). Это означает, что внутри куба находится часть сферы, ограниченная тремя взаимно перпендикулярными плоскостями, проходящими через центр сферы.

Такая область — это ровно 18\frac{1}{8} от всей сферы (одна из восьми октант).

Шаг 3. Найдём площадь поверхности сферы внутри куба.

Полная площадь поверхности сферы: Sполн=4πR2S_{\text{полн}} = 4\pi R^2

Площадь 18\frac{1}{8} части поверхности: S=184πR2=πR22S = \frac{1}{8} \cdot 4\pi R^2 = \frac{\pi R^2}{2}

Шаг 4. Вычислим с конкретными значениями. S=π(1,6)22=π2,562=1,28πS = \frac{\pi \cdot (1,6)^2}{2} = \frac{\pi \cdot 2,56}{2} = 1,28\pi

Шаг 5. Найдём ответ в требуемой форме. Sπ=1,28ππ=1,28\frac{S}{\pi} = \frac{1,28\pi}{\pi} = 1,28

Типичные ошибки

  • Ошибка в определении радиуса: забывают, что R=AA1R = AA_1, а не диагональ грани или пространственная диагональ
  • Неправильный расчёт доли сферы: берут 14\frac{1}{4} вместо 18\frac{1}{8}, не учитывая, что вершина куба образует именно октант
  • Арифметическая ошибка при вычислении (1,6)2=2,56(1,6)^2 = 2,56 или при делении на 2

Ещё задачи этой подтемы