Учебник «Геометрия. 10–11 классы», с. 93, §1
№331. Через образующую AA1 цилиндра проведены две секущие плоскости, одна из которых проходит через ось цилиндра. Найдите отношение площадей сечений цилиндра этими плоскостями, если угол между ними равен φ.
✎ Запись в тетрадь
Дано:AA1 — образующая; α∋OO1, β∋AA1, ∠(α,β)=φ
Найти:Sα:Sβ
AA1 — образующая ⇒
AA1⊥ основанию ⇒
AA1⊥AD,
AA1⊥AB.
1 ∠DAB — линейный угол двугранного угла между плоскостями ⇒
∠DAB=φ.
2 AD — диаметр,
B на окружности ⇒
∠ABD=90∘,
AB=ADcosφ.
3 Сечения — прямоугольники:
S1=AD⋅AA1,
S2=AB⋅AA1.
4S2S1=ABAD=ADcosφAD=cosφ14 Ответ: cosφ1.
Пояснение
Идея. Оба сечения — прямоугольники с общей стороной-образующей. Их площади относятся как вторые стороны — хорды AD и AB в основании. Угол между плоскостями виден в основании как угол между этими хордами.
- 1Образующая перпендикулярна основанию, значит, перпендикулярна обеим хордам, выходящим из её основания A. Плоскости пересекаются по прямой AA1, а AD и AB лежат в разных плоскостях и перпендикулярны ребру.
- 2Угол между двумя плоскостями измеряется углом между перпендикулярами к их общей прямой, проведёнными в каждой плоскости. Отсюда ∠DAB=φ.
- 3Угол, опирающийся на диаметр, прямой. В прямоугольном треугольнике ABD катет AB прилежит углу φ.
- 4Первое сечение осевое — оно имеет сторону AD. Высота у обоих сечений одна и та же, AA1, и сокращается.
Частая ошибка. Ответ cosφ получится, если отношение записать наоборот (второго сечения к осевому). В книге отношение осевого сечения ко второму.