Для решения задачи начнем с анализа данных и определения необходимых параметров.
- Длина образующей конуса ( l = 2 \sqrt{3} ).
- Угол при вершине осевого сечения ( \alpha = 120^\circ ).
Осевое сечение конуса — это треугольник, у которого одна сторона является диаметром основания, а две другие стороны — образующими конуса. Угол при вершине осевого сечения — это угол между образующими.
Расчитаем радиус основания конуса ( r ).
Для этого воспользуемся треугольником, образованным высотой конуса ( h ), радиусом основания ( r ) и образующей ( l ). В этом треугольнике угол между образующими равен ( 120^\circ ), а значит, каждая половина составляет ( 60^\circ ).
В данном треугольнике ( \triangle OAC ) (где ( O ) — центр основания, ( A ) и ( C ) — точки пересечения образующих с основанием):
- ( AO = OC = r ).
- ( AC = 2r ) — диаметр основания.
- Угол ( \angle AOC = 120^\circ ).
Так как ( \triangle OAC ) является равнобедренным и угол при вершине ( O ) равен ( 120^\circ ), каждая из сторон ( OA ) и ( OC ) является образующей ( l ), а угол ( \angle AOB ) делится на два угла по ( 60^\circ ).
Используя формулу для косинуса в треугольнике:
[ \cos(120^\circ) = -\cos(60^\circ) = -\frac{1}{2} ]
Из треугольника ( OAC ):
[ l^2 = r^2 + r^2 - 2 \cdot r \cdot r \cdot \cos(120^\circ) ]
[ l^2 = 2r^2 + 2r^2 \cdot \frac{1}{2} ]
[ l^2 = 3r^2 ]
Подставляем известное значение ( l ):
[ (2\sqrt{3})^2 = 3r^2 ]
[ 12 = 3r^2 ]
[ r^2 = 4 ]
[ r = 2 ]
Теперь найдем площадь основания конуса ( S ):
[ S = \pi r^2 ]
[ S = \pi \cdot 2^2 ]
[ S = 4\pi ]
Итак, площадь основания конуса равна ( 4\pi ) квадратных единиц.