1-11 класс
  • 1-11 класс
  • 1 класс
  • 2 класс
  • 3 класс
  • 4 класс
  • 5 класс
  • 6 класс
  • 7 класс
  • 8 класс
  • 9 класс
  • 10 класс
  • 11 класс
Выберите класс
Предметы
ГДЗ Алимов 10-11 Класс по Алгебре Учебник 📕 Колягин, Ткачева — Все Части
ГДЗ по Алгебре 10-11 Класс Номер 1526 Алимов - Подробные Ответы
Ш.А. Алимов, Ю.М. Колягин, М.В. Ткачева.
10 класс
Класс
10
Предмет
ГДЗ Алимов 10, 11 Класс по Алгебре Все Учебники - Ответы на Любые Задачи Бесплатно
Тип
ГДЗ, Решебник.
Автор
Ш.А. Алимов, Ю.М. Колягин, М.В. Ткачева.
Год
2015-2024.
Издательство
Просвещение.
Описание

Учебник «Алгебра» для 10-11 классов под авторством Алимова – это один из наиболее популярных и широко используемых учебных пособий для старшеклассников. Он заслужил признание как среди учителей, так и среди учеников благодаря своей структурированности, доступности изложения и качественной проработке материала.

ГДЗ по Алгебре 10-11 Класс Номер 1526 Алимов — Подробные Ответы

Задача

В конус с заданным объёмом V вписана пирамида, в основании которой лежит равнобедренный треугольник с углом при вершине, равным а. При каком значении а объём пирамиды будет наибольшим?

Краткий ответ

Отобразим условие задачи:

Так как объем конуса уже известен, то высота конуса (и пирамиды), а также радиус его основания неизменны, то есть задача сводится к нахождению значения aa, при котором площадь треугольника в основании пирамиды будет наибольшей.

Пусть bb — длина равных сторон основания пирамиды, cc — длина его основания и RR — радиус основания конуса.

Длина основания пирамиды:

c=2R⋅sin⁡ac = 2R \cdot \sin a

Величина равных углов:

12⋅(π−a)=π2−a2\frac{1}{2} \cdot (\pi — a) = \frac{\pi}{2} — \frac{a}{2}

Согласно теореме синусов:

csin⁡a=bsin⁡(π2−a2)\frac{c}{\sin a} = \frac{b}{\sin \left( \frac{\pi}{2} — \frac{a}{2} \right)} b=c⋅cos⁡a2sin⁡a=2R⋅sin⁡a⋅cos⁡a2sin⁡a=2R⋅cos⁡a2b = \frac{c \cdot \cos \frac{a}{2}}{\sin a} = \frac{2R \cdot \sin a \cdot \cos \frac{a}{2}}{\sin a} = 2R \cdot \cos \frac{a}{2}

Площадь основания пирамиды:

S(a)=12⋅b⋅b⋅sin⁡a=4R2⋅cos⁡2a22⋅sin⁡a=2R2⋅cos⁡2a2⋅sin⁡aS(a) = \frac{1}{2} \cdot b \cdot b \cdot \sin a = \frac{4R^2 \cdot \cos^2 \frac{a}{2}}{2} \cdot \sin a = 2R^2 \cdot \cos^2 \frac{a}{2} \cdot \sin a S(a)=2R2⋅1+cos⁡a2⋅sin⁡a=R2⋅(1+cos⁡a)⋅sin⁡aS(a) = 2R^2 \cdot \frac{1 + \cos a}{2} \cdot \sin a = R^2 \cdot (1 + \cos a) \cdot \sin a

Производная функции:

S′(a)=R2⋅((1+cos⁡a)′⋅sin⁡a+(1+cos⁡a)⋅(sin⁡a)′)S'(a) = R^2 \cdot \left( (1 + \cos a)’ \cdot \sin a + (1 + \cos a) \cdot (\sin a)’ \right) S′(a)=R2⋅(−sin⁡a⋅sin⁡a+(1+cos⁡a)⋅cos⁡a)S'(a) = R^2 \cdot \left( -\sin a \cdot \sin a + (1 + \cos a) \cdot \cos a \right) S′(a)=R2⋅(cos⁡a+cos⁡2a−sin⁡2a)S'(a) = R^2 \cdot \left( \cos a + \cos^2 a — \sin^2 a \right)

Промежуток возрастания:

cos⁡2a+cos⁡a−sin⁡2a>0\cos^2 a + \cos a — \sin^2 a > 0 cos⁡2a+cos⁡a−(1−cos⁡2a)>0\cos^2 a + \cos a — (1 — \cos^2 a) > 0 2cos⁡2a+cos⁡a−1>02 \cos^2 a + \cos a — 1 > 0 D=12+4⋅2=1+8=9, тогда: D = 1^2 + 4 \cdot 2 = 1 + 8 = 9, \text{ тогда: } cos⁡a1=−1−32⋅2=−1иcos⁡a2=−1+32⋅2=12\cos a_1 = \frac{-1 — 3}{2 \cdot 2} = -1 \quad \text{и} \quad \cos a_2 = \frac{-1 + 3}{2 \cdot 2} = \frac{1}{2} (cos⁡a+1)(cos⁡a−12)>0(\cos a + 1) \left( \cos a — \frac{1}{2} \right) > 0 cos⁡a<−1иcos⁡a>12\cos a < -1 \quad \text{и} \quad \cos a > \frac{1}{2}

Первое значение:

cos⁡a<−1— нет корней;\cos a < -1 \quad \text{— нет корней;}

Второе значение:

cos⁡a>12;\cos a > \frac{1}{2}; −arccos⁡12+2πn<a<arccos⁡12+2πn;-\arccos \frac{1}{2} + 2\pi n < a < \arccos \frac{1}{2} + 2\pi n; −π3+2πn<a<π3+2πn;-\frac{\pi}{3} + 2\pi n < a < \frac{\pi}{3} + 2\pi n;

Искомые значения:

a=π3— точка максимума.a = \frac{\pi}{3} \quad \text{— точка максимума.}

Ответ: π3\boxed{\frac{\pi}{3}}.

Подробный ответ

1. Определение геометрии задачи

Мы работаем с пирамидой, основание которой — это равнобедренный треугольник. Основными параметрами этой пирамиды являются:

  • bb — длина равных сторон основания пирамиды,
  • cc — длина основания пирамиды,
  • RR — радиус основания конуса, в который вписана пирамида.

Кроме того, известно, что угол между боковыми сторонами пирамиды — это угол aa, который мы и должны оптимизировать, чтобы максимизировать площадь основания пирамиды.

2. Длина основания пирамиды

Основание пирамиды представляет собой треугольник, где его основание cc связано с углом aa следующим образом. Так как основание пирамиды — это отрезок, соединяющий вершины боковых граней, и оно связано с радиусом основания конуса RR, то длина основания вычисляется через формулу:

c=2R⋅sin⁡ac = 2R \cdot \sin a

Это выражение показывает, что длина основания треугольника зависит от радиуса основания конуса и угла aa.

3. Длина боковой стороны пирамиды

Теперь, используя теорему синусов, мы можем выразить длину боковой стороны bb пирамиды через угол aa и радиус основания конуса RR. Теорема синусов в треугольнике, в котором один угол π2−a2\frac{\pi}{2} — \frac{a}{2} и противоположный катет bb, дает следующее выражение:

csin⁡a=bsin⁡(π2−a2)\frac{c}{\sin a} = \frac{b}{\sin \left( \frac{\pi}{2} — \frac{a}{2} \right)}

Используя тригонометрическое тождество sin⁡(π2−a2)=cos⁡a2\sin \left( \frac{\pi}{2} — \frac{a}{2} \right) = \cos \frac{a}{2}, получаем:

b=c⋅cos⁡a2sin⁡ab = \frac{c \cdot \cos \frac{a}{2}}{\sin a}

Подставляем выражение для c=2Rsin⁡ac = 2R \sin a и упрощаем:

b=2Rsin⁡a⋅cos⁡a2sin⁡a=2Rcos⁡a2b = \frac{2R \sin a \cdot \cos \frac{a}{2}}{\sin a} = 2R \cos \frac{a}{2}

Таким образом, длина боковой стороны bb пирамиды зависит от радиуса основания конуса и угла aa.

4. Площадь основания пирамиды

Теперь мы можем вычислить площадь основания пирамиды. Основание представляет собой равнобедренный треугольник, для которого площадь S(a)S(a) вычисляется по формуле для площади треугольника:

S(a)=12⋅b⋅b⋅sin⁡aS(a) = \frac{1}{2} \cdot b \cdot b \cdot \sin a

Подставляем выражение для b=2Rcos⁡a2b = 2R \cos \frac{a}{2}:

S(a)=12⋅(2Rcos⁡a2)⋅(2Rcos⁡a2)⋅sin⁡aS(a) = \frac{1}{2} \cdot (2R \cos \frac{a}{2}) \cdot (2R \cos \frac{a}{2}) \cdot \sin a S(a)=2R2⋅cos⁡2a2⋅sin⁡aS(a) = 2R^2 \cdot \cos^2 \frac{a}{2} \cdot \sin a

Теперь упростим это выражение, используя тригонометрическое тождество cos⁡2a2=1+cos⁡a2\cos^2 \frac{a}{2} = \frac{1 + \cos a}{2}:

S(a)=2R2⋅1+cos⁡a2⋅sin⁡aS(a) = 2R^2 \cdot \frac{1 + \cos a}{2} \cdot \sin a S(a)=R2⋅(1+cos⁡a)⋅sin⁡aS(a) = R^2 \cdot (1 + \cos a) \cdot \sin a

Таким образом, площадь основания пирамиды как функция угла aa записана в виде:

S(a)=R2⋅(1+cos⁡a)⋅sin⁡aS(a) = R^2 \cdot (1 + \cos a) \cdot \sin a

5. Производная функции площади

Для нахождения угла aa, при котором площадь основания максимальна, нужно найти производную функции S(a)S(a) и приравнять её к нулю.

Вычислим производную функции S(a)S(a):

S′(a)=R2⋅((1+cos⁡a)′⋅sin⁡a+(1+cos⁡a)⋅(sin⁡a)′)S'(a) = R^2 \cdot \left( (1 + \cos a)’ \cdot \sin a + (1 + \cos a) \cdot (\sin a)’ \right) S′(a)=R2⋅(−sin⁡a⋅sin⁡a+(1+cos⁡a)⋅cos⁡a)S'(a) = R^2 \cdot \left( -\sin a \cdot \sin a + (1 + \cos a) \cdot \cos a \right) S′(a)=R2⋅(cos⁡a+cos⁡2a−sin⁡2a)S'(a) = R^2 \cdot \left( \cos a + \cos^2 a — \sin^2 a \right)

Таким образом, производная функции площади S′(a)S'(a) выглядит как:

S′(a)=R2⋅(cos⁡a+cos⁡2a−sin⁡2a)S'(a) = R^2 \cdot \left( \cos a + \cos^2 a — \sin^2 a \right)

6. Нахождение критических точек

Для нахождения точек экстремума, приравняем производную к нулю:

R2⋅(cos⁡a+cos⁡2a−sin⁡2a)=0R^2 \cdot \left( \cos a + \cos^2 a — \sin^2 a \right) = 0

Поскольку R2≠0R^2 \neq 0, то остаётся:

cos⁡a+cos⁡2a−sin⁡2a=0\cos a + \cos^2 a — \sin^2 a = 0

Используем тождество sin⁡2a=1−cos⁡2a\sin^2 a = 1 — \cos^2 a, чтобы упростить уравнение:

cos⁡a+cos⁡2a−(1−cos⁡2a)=0\cos a + \cos^2 a — (1 — \cos^2 a) = 0 cos⁡a+cos⁡2a−1+cos⁡2a=0\cos a + \cos^2 a — 1 + \cos^2 a = 0 2cos⁡2a+cos⁡a−1=02 \cos^2 a + \cos a — 1 = 0

Решаем это квадратное уравнение:

D=12+4⋅2=1+8=9D = 1^2 + 4 \cdot 2 = 1 + 8 = 9 cos⁡a1=−1−32⋅2=−1,cos⁡a2=−1+32⋅2=12\cos a_1 = \frac{-1 — 3}{2 \cdot 2} = -1, \quad \cos a_2 = \frac{-1 + 3}{2 \cdot 2} = \frac{1}{2}

Таким образом, мы имеем два корня:

cos⁡a=−1иcos⁡a=12\cos a = -1 \quad \text{и} \quad \cos a = \frac{1}{2}

Первый корень (cos⁡a=−1\cos a = -1) невозможен, так как угол aa не может быть равен π\pi для данной геометрии. Оставляем второй корень:

cos⁡a=12\cos a = \frac{1}{2}

7. Определение значений угла aa

Из условия cos⁡a=12\cos a = \frac{1}{2} находим:

a=arccos⁡12=π3a = \arccos \frac{1}{2} = \frac{\pi}{3}

Таким образом, угловая величина, при которой площадь основания пирамиды максимальна, равна π3\frac{\pi}{3}.

8. Ответ

Ответ: π3\boxed{\frac{\pi}{3}}.



Общая оценка
4.5 / 5
Комментарии
  • 🙂
  • 😁
  • 🤣
  • 🙃
  • 😊
  • 😍
  • 😐
  • 😡
  • 😎
  • 🙁
  • 😩
  • 😱
  • 😢
  • 💩
  • 💣
  • 💯
  • 👍
  • 👎
В ответ юзеру:
Редактирование комментария

Оставь свой отзыв 💬

Комментариев пока нет, будьте первым!

Другие предметы