Чтобы найти высоту цилиндра, давайте рассмотрим осевое сечение, которое представляет собой прямоугольник. В этом прямоугольнике одна сторона равна высоте цилиндра ( h ), другая — диаметру основания ( 2r ), а диагональ — это гипотенуза прямоугольного треугольника.
Дано:
- Радиус основания цилиндра ( r = 6 ) см, значит, диаметр основания ( 2r = 12 ) см.
- Угол между диагональю осевого сечения и плоскостью основания ( \alpha = 60^\circ ).
Диагональ осевого сечения цилиндра можно выразить через теорему Пифагора как гипотенузу треугольника с катетами ( h ) и ( 2r ). Обозначим диагональ как ( d ).
Итак, по теореме Пифагора:
[ d^2 = h^2 + (2r)^2. ]
Поскольку диагональ образует угол ( 60^\circ ) с плоскостью основания, можно использовать тригонометрическую функцию косинуса:
[ \cos(60^\circ) = \frac{2r}{d}. ]
Подставим значение косинуса:
[ \cos(60^\circ) = \frac{1}{2}. ]
Таким образом, у нас получается уравнение:
[ \frac{2r}{d} = \frac{1}{2}. ]
Отсюда следует:
[ d = 4r. ]
Теперь подставим ( d = 4r ) в уравнение, полученное из теоремы Пифагора:
[ (4r)^2 = h^2 + (2r)^2. ]
Подставим значение радиуса ( r = 6 ) см:
[ (4 \times 6)^2 = h^2 + (2 \times 6)^2, ]
[ 24^2 = h^2 + 12^2, ]
[ 576 = h^2 + 144. ]
Теперь решим это уравнение для ( h^2 ):
[ h^2 = 576 - 144, ]
[ h^2 = 432. ]
Найдем ( h ) извлекая квадратный корень:
[ h = \sqrt{432}. ]
Упростим:
[ h = \sqrt{144 \times 3} = \sqrt{144} \times \sqrt{3} = 12\sqrt{3}. ]
Таким образом, высота цилиндра равна ( 12\sqrt{3} ) см.