9648. Докажите, что отношение объёмов шара и описанного около него усечённого конуса равно отношению их полных поверхностей.
Решение. Пусть радиус шара равен
x
, радиусы оснований усечённого конуса равны
r
и
R
, образующая равна
l
, а высота равна
h=2x
. Тогда объём
V_{1}
шара равен
\frac{4}{3}\pi x^{3}
, объём
V_{2}
усечённого конуса равен
\frac{1}{3}\pi h(r^{2}+rR+R^{2})
. Значит,
\frac{V_{1}}{V_{2}}=\frac{\frac{4}{3}\pi x^{3}}{\frac{1}{3}\pi h(r^{2}+rR+R^{2})}=\frac{4x^{3}}{h(r^{2}+rR+R^{2})}=\frac{4x^{3}}{2x(r^{2}+rR+R^{2})}=\frac{2x^{2}}{r^{2}+rR+R^{2}}.

Пусть
S_{1}
и
S_{2}
— полные поверхности шара и усечённого конуса соответственно. Тогда
S_{1}=4\pi x^{2}
, а так как осевое сечение усечённого конуса — равнобедренная описанная трапеция с боковой стороной
l
и основаниями
2r
и
2R
, то
l=r+R
, поэтому
S_{2}=\pi(r+R)l+\pi r^{2}+\pi R^{2}=\pi((r+R)^{2}+r^{2}+R^{2})=2\pi(r^{2}+rR+R^{2}).

Следовательно,
\frac{S_{1}}{S_{2}}=\frac{4\pi x^{2}}{2\pi(r^{2}+rR+R^{2})}=\frac{2x^{2}}{r^{2}+rR+R^{2}}=\frac{V_{1}}{V_{2}}.

Что и требовалось доказать.