Осевое сечение конуса – это сечение, которое проходит через вершину конуса и центр его основания, образуя треугольник. Поскольку образующая конуса наклонена к плоскости основания под углом 60 градусов, треугольник, полученный в осевом сечении, будет равнобедренным.
Образующая конуса, равная 4 см, служит одной из боковых сторон этого равнобедренного треугольника. Высота конуса будет также важна для нахождения площади осевого сечения. В равнобедренном треугольнике образующая образует угол 60 градусов с основанием, что позволяет нам использовать тригонометрические соотношения для нахождения высоты.
Поскольку угол между образующей и основанием составляет 60 градусов, угол между образующей и высотой, опущенной на основание (радиус основания конуса), будет равен 30 градусов (так как образующая, радиус и высота конуса образуют прямоугольный треугольник, где образующая является гипотенузой).
Используя соотношение в прямоугольном треугольнике:
[ \sin 30^\circ = \frac{\text{противолежащий катет (радиус основания R)}}{\text{гипотенуза (образующая L)}}. ]
[ \sin 30^\circ = \frac{1}{2} = \frac{R}{4} \Rightarrow R = 2 \text{ см.} ]
Теперь, зная радиус, можно найти высоту конуса (H) через косинус этого же угла:
[ \cos 30^\circ = \frac{\sqrt{3}}{2} = \frac{H}{4} \Rightarrow H = 2\sqrt{3} \text{ см.} ]
Теперь можно найти площадь осевого сечения:
Площадь треугольника = (\frac{1}{2} \times \text{основание} \times \text{высота}).
Основание треугольника равно диаметру основания конуса (2R = 4 см), а высота треугольника равна высоте конуса (2√3 см):
[ \text{Площадь} = \frac{1}{2} \times 4 \times 2\sqrt{3} = 4\sqrt{3} \text{ см}^2. ]
Таким образом, площадь осевого сечения конуса составляет (4\sqrt{3}) квадратных сантиметров.