Тема . КФУ (олимпиада Казанского Федерального Университета)

Стереометрия на КФУ

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела кфу (олимпиада казанского федерального университета)
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#83857

Коническое (пожарное) ведро было заполнено водой до самого края.

PIC

В него положили шар, причем он полностью покрылся водой. Покажите, что при этом из ведра вылилось не более половины бывшей там воды.

Источники: КФУ - 2024, 11.4 (см. malun.kpfu.ru)

Показать доказательство

Обозначим радиус шара через r,  радиус основания конуса через R,  а высоту конуса — через h.  Тогда объём конуса равен

   1  2
V = 3πR ⋅h

Объём шара

   4
v = 3πr3

Отношение этих объемов равно

      3
v-= 4r2-
V   R h

Можно считать, что верхняя точка шара находится на поверхности воды, иначе воды выльется ещё меньше.

PIC

Из подобия прямоугольных треугольников AF O  и AMB  имеем

h− r  √h2-+R2
-r--= ---R----

Возведем равенство в квадрат, получим

(    )2    2   2      2
 h − 1  = h-+R2--= 1+ h2-
 r          R        R

1− 2h + h2 =1 + h2
    r  r2      R2

h2−-2rh-  h2-
  r2   = R2

      h2r2
R2 =h2-− 2rh

Значит, отношение объёмов равно

      (      )
v-= 4r3-h2−-2rh-= 4r(h−-2r)= 4(t− 2t2)= 4t(1− 2t),
V      h2r2h         h2

где t= r < 1.
   h   2  Максимум этой функции достигается в вершине параболы, то есть при t= 1
   4  и составляет

4t(1− 2t) =4⋅ 1 (1− 1) = 1
           4     2    2

Заметим, что максимум достигается при h = 4r;  при этом

       16r4
R2 = 16r2−-8r2-=2r2

l2 = h2+ R2 = 18r2 =9R2

l= 3R

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!