Bài 14 trang 166 SBT toán 9 tập 2

Đề bài

Cho tam giác \(ABC\) vuông tại \(A\), \(\widehat B = 60^\circ \) và \(BC = 2a\) (đơn vị độ dài). Quay tam giác đó một vòng quanh cạnh huyền \(BC\). Hãy tính diện tích xung quanh và thể tích của hình tạo thành.

Lời giải chi tiết

Khi quay tam giác vuông \(ABC\) một vòng xung quanh cạnh huyền \(BC\) ta thu được hai hình nón có đáy úp vào nhau, bán kính đường tròn đáy bằng đường cao \(AH\) kẻ từ \(A\) đến cạnh huyền \(BC\).

Trong tam giác vuông \(ABC\) ta có:

+) \( AB = BC. \cos B = 2a. \cos60^o\)\(\,\displaystyle= 2a.{1 \over 2} = a\)

+) \(AC = BC. \sin B = 2a. \sin60^o\)\(\,\displaystyle =2a.{{\sqrt 3 } \over 2} = a\sqrt 3 \)

+) \(AB.AC=AH.BC\) (hệ thức lượng trong tam giác vuông)

\(\Rightarrow AH =\displaystyle {{AB.AC} \over {BC}} = {{a.a\sqrt 3 } \over {2a}} = {{a\sqrt 3 } \over 2}\)

Diện tích xung quanh hình tạo thành là:

\(S = π. AH. AB + π AH. AC\)\(= π. AH. (AB+AC)\)

\(\displaystyle = \pi .{{a\sqrt 3 } \over 2}(a + a\sqrt 3 ) \)\(\,\displaystyle = {{\pi {a^2}(3 + \sqrt 3 )} \over 2}\) (đơn vị diện tích)

Thể tích hình tạo thành là:

\(V = \displaystyle{1 \over 3}\pi A{H^2}.BH + {1 \over 3}\pi A{H^2}.HC\)\(\,\displaystyle = {1 \over 3}\pi A{H^2}.(BH + HC)\)

\(V = \displaystyle {1 \over 3}\pi A{H^2}.BC = {1 \over 3}\pi {\left( {{{a\sqrt 3 } \over 2}} \right)^2}.2a \)\(\,\displaystyle= {1 \over 3}\pi. {{{a^2}.3} \over 4}.2a = {{\pi {a^3}} \over 2}  \).