Для нахождения объема конуса необходимо использовать формулу объема ( V ), которая выражается через радиус основания ( r ) и высоту ( h ) конуса:
[ V = \frac{1}{3} \pi r^2 h ]
Нам даны:
- Образующая конуса ( l ), которая составляет с плоскостью основания угол 60 градусов.
- Длина образующей ( l = 6\sqrt{3} \, \text{см} ).
Образующая ( l ) является гипотенузой прямоугольного треугольника, в котором высота ( h ) и радиус основания ( r ) являются катетами. Из условия известно, что угол между образующей и плоскостью основания равен 60 градусов.
Используем тригонометрические функции для нахождения ( r ) и ( h ):
- Сначала найдем высоту ( h ) конуса. Поскольку угол между образующей и плоскостью основания составляет 60 градусов, то:
[ \cos 60^\circ = \frac{h}{l} ]
Так как ( \cos 60^\circ = \frac{1}{2} ):
[ \frac{1}{2} = \frac{h}{6\sqrt{3}} ]
Решим это уравнение для ( h ):
[ h = 6\sqrt{3} \cdot \frac{1}{2} = 3\sqrt{3} \, \text{см} ]
- Теперь найдем радиус основания ( r ). Для этого используем соотношение:
[ \sin 60^\circ = \frac{r}{l} ]
Поскольку ( \sin 60^\circ = \frac{\sqrt{3}}{2} ):
[ \frac{\sqrt{3}}{2} = \frac{r}{6\sqrt{3}} ]
Решим это уравнение для ( r ):
[ r = 6\sqrt{3} \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} = 6 \cdot \frac{3}{2} = 9 \, \text{см} ]
Теперь у нас есть все необходимые значения для нахождения объема конуса:
- Радиус основания ( r = 9 \, \text{см} )
- Высота ( h = 3\sqrt{3} \, \text{см} )
Используем формулу объема конуса:
[ V = \frac{1}{3} \pi r^2 h ]
Подставим значения:
[ V = \frac{1}{3} \pi (9)^2 (3\sqrt{3}) ]
Вычислим:
[ V = \frac{1}{3} \pi \cdot 81 \cdot 3\sqrt{3} = \frac{1}{3} \pi \cdot 243\sqrt{3} = 81\pi\sqrt{3} \, \text{см}^3 ]
Таким образом, объем конуса составляет ( 81\pi\sqrt{3} \, \text{см}^3 ).