Math Problem Statement

已知圆柱和圆锥的底面半径相等,侧面积相等,且它们的高均为√3,则圆锥的体积为

Solution

我们已知圆柱和圆锥的底面半径相等,侧面积相等,并且它们的高都是 3\sqrt{3}。我们要求的是圆锥的体积。

设圆锥和圆柱的底面半径为 rr,圆柱的高为 h1=3h_1 = \sqrt{3},圆锥的高为 h2=3h_2 = \sqrt{3}

步骤 1:计算圆柱和圆锥的侧面积

  1. 圆柱的侧面积公式为: S圆柱=2πrh1=2πr3S_{\text{圆柱}} = 2 \pi r h_1 = 2 \pi r \sqrt{3}

  2. 圆锥的侧面积公式为: S圆锥=πrlS_{\text{圆锥}} = \pi r l 其中 ll 是圆锥的母线长,可以通过勾股定理计算: l=r2+h22=r2+(3)2=r2+3l = \sqrt{r^2 + h_2^2} = \sqrt{r^2 + (\sqrt{3})^2} = \sqrt{r^2 + 3}

    所以,圆锥的侧面积为: S圆锥=πrr2+3S_{\text{圆锥}} = \pi r \sqrt{r^2 + 3}

步骤 2:根据侧面积相等条件求解 rr

因为圆柱和圆锥的侧面积相等,我们有: 2πr3=πrr2+32 \pi r \sqrt{3} = \pi r \sqrt{r^2 + 3}

两边同时除以 πr\pi r(注意 r0r \neq 0),得到: 23=r2+32 \sqrt{3} = \sqrt{r^2 + 3}

两边平方,得到: 12=r2+312 = r^2 + 3

解出 r2r^2r2=9    r=3(取正值)r^2 = 9 \implies r = 3 \quad (\text{取正值})

步骤 3:计算圆锥的体积

圆锥的体积公式为: V圆锥=13πr2h2V_{\text{圆锥}} = \frac{1}{3} \pi r^2 h_2

代入已知 r=3r = 3h2=3h_2 = \sqrt{3},得到: V圆锥=13π(32)3=13π93=3π3V_{\text{圆锥}} = \frac{1}{3} \pi (3^2) \sqrt{3} = \frac{1}{3} \pi \cdot 9 \cdot \sqrt{3} = 3 \pi \sqrt{3}

答案

圆锥的体积为 3π33 \pi \sqrt{3}


您需要进一步的详细步骤说明吗?或者您对这些步骤有任何问题吗?

相关问题

  1. 如何推导圆柱的表面积公式?
  2. 如果圆柱和圆锥的高不相等,侧面积相等,该如何求解?
  3. 如何应用勾股定理计算圆锥的母线长?
  4. 圆柱和圆锥的体积之间有什么关系?
  5. 如果改变圆锥的底面半径,如何计算新体积?

提示

记住,圆锥的体积是底面积乘以高度再乘以三分之一。

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Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Geometry
Mensuration
Pythagorean Theorem

Formulas

Surface area of a cylinder: S = 2πrh
Surface area of a cone: S = πrl
Volume of a cone: V = (1/3)πr²h
Pythagorean Theorem: l = √(r² + h²)

Theorems

Pythagorean Theorem

Suitable Grade Level

Grades 9-12