Внутри прямого кругового конуса расположен куб так, что одно ребро куба лежит на диаметре основания конуса, вершины куба, не принадлежащие этому ребру, лежат на боковой поверхности конуса, центр куба лежит на высоте конуса. Найти отношение объема конуса к объему куба.

Пусть радиус основания конуса равен R, высота - h, ребро куба - a. Сечение конуса плоскостью, параллельной основанию и проходящей через центр куба, есть окружность радиуса \(R\frac{2h-a\sqrt2}{2h}\), в которую вписан прямоугольник (сечение куба) со сторонами a и a√2, т. е.

$$ 3a^2 = R^2\frac{(2h-a\sqrt2)^2}{h^2} \;\;\;\;\;\;(1) $$

Сечение конуса, параллельпое основанию конуса и проходящее через ребро куба, противоположное ребру, лежащему в основании, есть окружность с радиусом \(R\frac{h-a\sqrt2}{h}\). С другой стороны, диаметр этой окружности равен a, т. е.

$$ a=2R\frac{h-a\sqrt2}{h} \;\;\;\;\;\;\;(2) $$

Из соотношений (1), (2) получим

$$ h=\frac{\sqrt2(5+\sqrt3)}{4}a,\;\; R=\frac{2\sqrt3 - 1}{2}a $$

Ответ: \(\frac{\pi(53-7\sqrt3)\sqrt2}{48}\)





Похожие примеры: