Учебник «Геометрия. 10–11 классы», с. 113, Доп. задачи
№408. Через вершину конуса и хорду основания, стягивающую дугу в 120∘, проведено сечение, составляющее с плоскостью основания угол в 45∘. Найдите площадь сечения, если радиус основания равен 4 см.
✎ Запись в тетрадь
Дано:
конус, r=4 см; ⌣AB=120∘; ∠(PAB,осн)=45∘
Найти:
SPAB
M — середина AB; OM⊥AB, PM⊥AB ⇒ ∠PMO=45∘ — угол между сечением и основанием.1
∠AOB=120∘, OA=OB=4, OM — биссектриса и высота ⇒ ∠AOM=60∘:2
Идея. Угол между плоскостью сечения и основанием — линейный угол двугранного угла при хорде AB. Для его построения нужна середина хорды: из неё идут два перпендикуляра к AB.
1Треугольник PAB равнобедренный (PA=PB), поэтому медиана PM — высота. Радиус OM, проведённый к середине хорды, тоже перпендикулярен AB. Угол между перпендикулярами к ребру AB в двух гранях — линейный угол двугранного угла.
2Центральный угол 120∘ делится высотой треугольника AOB пополам. Из прямоугольных треугольников AOM находим OM и AM.
3PO — высота конуса, она перпендикулярна плоскости основания, значит, ∠POM=90∘ и PM — гипотенуза: OM=PMcos45∘.
4Площадь треугольника — половина основания AB на высоту PM.
Проверка. Площадь проекции сечения на основание — площадь △AOB: 21⋅16⋅sin120∘=43. Делим на cos45∘: 43⋅2=46.