Длина образующей конуса равна 12 см, а угол между высотой и образующей равен 60°. В конус вписан цилиндр наибольшего объема. Найдите отношение площади боковой поверхности цилиндра к площади боковой поверхности конуса.
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 Кроме того, треугольник ASB равносторонний, так как является равнобедренным с углом 60°, поэтому диаметр основания равен 12, а радиус 6. Обозначим 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: 2 : 9.