Для нахождения площади полной поверхности усеченного конуса, нам необходимо найти площадь боковой поверхности и площадь двух оснований. Давайте разберем задачу шаг за шагом.
Дано:
- Образующая ( l = 8 ) см.
- Угол наклона образующей к плоскости основания ( \alpha = 60^\circ ).
- Диагональ осевого сечения делит этот угол пополам, то есть каждый из получившихся углов равен ( 30^\circ ).
Шаг 1: Нахождение радиусов оснований
Так как осевое сечение является равнобедренной трапецией, диагональ делит её на два равных прямоугольных треугольника. Пусть ( R ) и ( r ) — радиусы большего и меньшего оснований соответственно. Тогда:
Рассмотрим треугольник, образованный радиусом большего основания ( R ), высотой усеченного конуса ( h ) и частью образующей ( l ).
В этом треугольнике:
- ( \cos(60^\circ) = \frac{1}{2} = \frac{R - r}{l} )
- ( R - r = \frac{l}{2} = \frac{8}{2} = 4 ) см.
Высота ( h ) определяется из:
- ( \sin(60^\circ) = \frac{\sqrt{3}}{2} = \frac{h}{l} )
- ( h = \frac{\sqrt{3}}{2} \times 8 = 4\sqrt{3} ) см.
Шаг 2: Площадь боковой поверхности
Площадь боковой поверхности усеченного конуса ( S{\text{бок}} ) определяется формулой:
[ S{\text{бок}} = \pi (R + r) l ]
Подставим ( R = r + 4 ) в формулу:
[ S_{\text{бок}} = \pi ((r + 4) + r) \cdot 8 = \pi (2r + 4) \cdot 8 = 8\pi (2r + 4) ]
Шаг 3: Площадь оснований
Площадь большего основания:
[ S_1 = \pi R^2 = \pi (r + 4)^2 ]
Площадь меньшего основания:
[ S_2 = \pi r^2 ]
Шаг 4: Полная площадь поверхности
[ S{\text{полная}} = S{\text{бок}} + S_1 + S2 ]
[ S{\text{полная}} = 8\pi (2r + 4) + \pi (r + 4)^2 + \pi r^2 ]
Раскроем скобки и упростим:
[ S{\text{полная}} = 8\pi (2r + 4) + \pi (r^2 + 8r + 16) + \pi r^2 ]
[ S{\text{полная}} = 16\pi r + 32\pi + \pi r^2 + 8\pi r + 16\pi + \pi r^2 ]
[ S_{\text{полная}} = 2\pi r^2 + 24\pi r + 48\pi ]
Таким образом, площадь полной поверхности усеченного конуса равна:
[ S_{\text{полная}} = 2\pi r^2 + 24\pi r + 48\pi ]
Для окончательного ответа потребуется дополнительно значение ( r ), но исходя из условия задачи и полученных зависимостей, в данной формулировке этого хватает для понимания процесса.