Чтобы найти объем конуса, нам нужно знать его радиус основания ( r ) и высоту ( h ). Формула для объема конуса выглядит следующим образом:
[
V = \frac{1}{3} \pi r^2 h
]
В задаче дана длина образующей ( l = 3 ) и угол (\theta = 30^\circ) между образующей и плоскостью основания. Этот угол поможет нам найти радиус и высоту конуса.
Найдем радиус основания ( r ):
Мы знаем, что (\cos(\theta)) дает соотношение между высотой ( h ) и длиной образующей ( l ):
[
\cos(30^\circ) = \frac{h}{l}
]
Подставим известные значения:
[
\cos(30^\circ) = \frac{\sqrt{3}}{2} = \frac{h}{3}
]
Решим уравнение относительно ( h ):
[
h = 3 \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} = \frac{3\sqrt{3}}{2}
]
Найдем радиус основания ( r ):
Используем (\sin(\theta)) для выражения радиуса через длину образующей:
[
\sin(30^\circ) = \frac{r}{l}
]
Подставим известные значения:
[
\frac{1}{2} = \frac{r}{3}
]
Решим уравнение относительно ( r ):
[
r = \frac{3}{2}
]
Найдем объем конуса:
Теперь, имея ( r = \frac{3}{2} ) и ( h = \frac{3\sqrt{3}}{2} ), подставим эти значения в формулу для объема:
[
V = \frac{1}{3} \pi \left(\frac{3}{2}\right)^2 \left(\frac{3\sqrt{3}}{2}\right)
]
Упростим выражение:
[
V = \frac{1}{3} \pi \cdot \frac{9}{4} \cdot \frac{3\sqrt{3}}{2}
]
[
V = \frac{1}{3} \cdot \frac{27}{8} \cdot \pi \sqrt{3}
]
[
V = \frac{9\sqrt{3}}{8} \pi
]
Таким образом, объем конуса равен (\frac{9\sqrt{3}}{8} \pi) кубических единиц.