Для решения задачи начнем с анализа условий и применим геометрические соотношения.
Определим радиус окружности, образованной пересечением.
Окружность, являющаяся линией пересечения сферы и плоскости, имеет длину (12\pi) см. Длина окружности выражается через её радиус (r) как:
[
2\pi r = 12\pi
]
Упростим это уравнение, разделив обе стороны на (\pi):
[
2r = 12 \implies r = 6 \text{ см}
]
Используем теорему Пифагора для нахождения радиуса сферы (R).
Центр сферы, плоскость и радиус окружности пересечения образуют прямоугольный треугольник, в котором:
- Гипотенуза — это радиус сферы (R),
- Один из катетов — это расстояние от центра сферы до плоскости, равное 8 см,
- Другой катет — это радиус окружности пересечения (r = 6) см.
Применим теорему Пифагора:
[
R^2 = 8^2 + 6^2
]
[
R^2 = 64 + 36 = 100
]
[
R = \sqrt{100} = 10 \text{ см}
]
Найдем площадь поверхности сферы.
Площадь поверхности сферы вычисляется по формуле:
[
S = 4\pi R^2
]
Подставим найденное значение (R = 10) см:
[
S = 4\pi \times 10^2 = 4\pi \times 100 = 400\pi \text{ см}^2
]
Таким образом, площадь поверхности сферы составляет (400\pi) квадратных сантиметров.
Для наглядности можно представить рисунок: сфера с центром (O), плоскость, удаленная от центра на 8 см, и окружность пересечения. В треугольнике (OAC), где (O) — центр сферы, (A) — центр окружности пересечения, и (C) — точка на окружности пересечения, (OA = 8) см, (AC = r = 6) см, а (OC = R = 10) см.