Длина образующей конуса равна 6 см, а угол между высотой и образующей равен 30°. В конус вписан цилиндр наибольшего объема. Найдите отношение площади боковой поверхности конуса к площади боковой поверхности цилиндра.
Пусть A и B — диаметрально противоположные точки основания конуса с вершиной S, A1 и B1 — точки пересечения верхнего основания цилиндра с образующими AS и BS соответственно, O и O1 — центры оснований цилиндра и середины отрезков AB и A1B1 соответственно. Тогда треугольники SO1B1 и SOB подобны, причем Значит,
и треугольник ASB равносторонний, так как является равнобедренным с углом 60°. Обозначим радиус основания конуса за R, а радиус основания цилиндра за x. Тогда высота конуса равна:
аналогично, и высота цилиндра равна
Значит, объем цилиндра равен:
Первый множитель — константа, а производная второго равна:
поэтому положительна при Значит, функция
возрастает при
и убывает при
а при
принимает наибольшее значение при неотрицательных x. Для него получаем:
Площадь боковой поверхности конуса
Площадь боковой поверхности цилиндра наибольшего объема
Значит, отношение их равно:
Ответ: 9 : 2.