Для решения данной задачи нам нужно использовать геометрические свойства цилиндра и свойства прямоугольных треугольников.
Шаг 1: Определим осевое сечение цилиндра.
Осевое сечение цилиндра представляет собой прямоугольник, одна из сторон которого равна высоте цилиндра ( h ), а другая сторона равна диаметру основания цилиндра ( 2r ), где ( r ) — радиус основания.
Шаг 2: Используем данные задачи.
По условию задачи, диагональ осевого сечения равна ( 12 ) см, и она образует угол ( 45^\circ ) с плоскостью нижнего основания цилиндра. Это означает, что угол между диагональю и диаметром основания также равен ( 45^\circ ).
Шаг 3: Применим тригонометрию.
Рассмотрим прямоугольный треугольник, образованный высотой цилиндра ( h ), радиусом основания ( r ), и диагональю осевого сечения, которая является гипотенузой. В этом треугольнике угол между диагональю и диаметром равен ( 45^\circ ).
Используя тригонометрические функции, мы знаем, что:
[
\cos 45^\circ = \frac{r}{d}, \quad \sin 45^\circ = \frac{h}{d}
]
где ( d = 12 ) см — длина диагонали.
Так как ( \cos 45^\circ = \sin 45^\circ = \frac{\sqrt{2}}{2} ), то:
[
\frac{r}{12} = \frac{\sqrt{2}}{2} \quad \Rightarrow \quad r = 12 \cdot \frac{\sqrt{2}}{2} = 6\sqrt{2}
]
[
\frac{h}{12} = \frac{\sqrt{2}}{2} \quad \Rightarrow \quad h = 12 \cdot \frac{\sqrt{2}}{2} = 6\sqrt{2}
]
Шаг 4: Найдем объем цилиндра.
Формула для объема цилиндра:
[
V = \pi r^2 h
]
Подставим найденные значения ( r ) и ( h ):
[
V = \pi (6\sqrt{2})^2 (6\sqrt{2}) = \pi \cdot 72 \cdot 6\sqrt{2} = \pi \cdot 432\sqrt{2}
]
Таким образом, объем цилиндра равен ( 432\sqrt{2}\pi ) кубических сантиметров.