10–11Стереометрия

Конус: объём, площадь и задачи

Конус выглядит проще цилиндра, но в задачах с ним больше ловушек: образующая, подобие, сечения. Разбираем формулы и самые частые задачи.

Для учеников 10–11 классов.

Формулы

ВеличинаФормула
ОбъёмV = ⅓πr²h
Образующаяl = √(r² + h²)
Боковая поверхностьS = πrl
Полная поверхностьS = πr(r + l)

Образующая находится по теореме Пифагора: радиус, высота и образующая образуют прямоугольный треугольник.

Пример 3-4-5

Задача

Радиус основания конуса 3, высота 4. Найдите объём и полную поверхность.

l = √(9 + 16) = 5.

V = ⅓ · π · 9 · 4 = 12π.

S = π · 3 · (3 + 5) = 24π.

Ответ: V = 12π, S = 24π.

Задача про жидкость

Задача

В сосуд в форме конуса налили 25 мл жидкости, уровень жидкости дошёл до половины высоты. Сколько миллилитров нужно долить, чтобы заполнить сосуд?

Жидкость образует маленький конус, подобный большому, с коэффициентом 1/2.

Объёмы подобных тел относятся как куб коэффициента: (1/2)³ = 1/8.

Весь конус: 25 · 8 = 200 мл. Долить 200 − 25.

Ответ: 175 мл.

Это одна из самых популярных задач ЕГЭ, и в ней ошибается почти каждый, кто считает «половина высоты значит половина объёма».

Почему треть

Если взять цилиндр и конус с одинаковым основанием и высотой и наполнять цилиндр водой из конуса, понадобится ровно три конуса. Строгое доказательство требует интегралов, но в древности это знали уже Демокрит и Евдокс, а Архимед доказал хитрым методом «исчерпывания».

Формулы цилиндра в статье о цилиндре, пирамиды в статье об объёме пирамиды и призмы. У пирамиды та же треть.

Разберём на занятии

Разберём эту тему и всё, что с ней связано, на живом занятии: преподаватель видит, как ребёнок решает, и поправляет на первом неверном шаге.

Первое занятие бесплатное: можно посмотреть формат вместе с ребёнком и решить, подходит ли он.

Частые вопросы

Что такое усечённый конус?

Конус, у которого срезали верхушку плоскостью, параллельной основанию. Его объём удобно находить как разность объёмов большого и маленького конусов.