一个组合几何体由一个圆柱和两个半球组成。 圆柱的半径为 pp,长度为 2p2p,而半球的半径为 pp。 该几何体的总表面积是半径为 pp 且母线长为 ll 的实心圆锥总表面积的六倍。 求用 pp 表示 ll 的表达式。

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完整解法

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1. Find the total external surface area of the composite solid.

The two hemispheres form one complete sphere of radius pp.

Curved surface area of cylinder:
2πrh=2π(p)(2p)=4πp22\pi rh=2\pi(p)(2p)=4\pi p^2

Surface area of two hemispheres:
4πp24\pi p^2

Total surface area of composite solid:
4πp2+4πp2=8πp24\pi p^2+4\pi p^2=8\pi p^2

2. Write the total surface area of the cone and form an equation.

Total surface area of cone:
πr2+πrl=πp2+πpl\pi r^2+\pi rl=\pi p^2+\pi pl

Given that the composite solid's surface area is six times the cone's total surface area,
8πp2=6(πp2+πpl)8\pi p^2=6(\pi p^2+\pi pl)

3. Solve the equation for $l$ in terms of $p$.

8πp2=6πp2+6πpl8\pi p^2=6\pi p^2+6\pi pl
2πp2=6πpl2\pi p^2=6\pi pl
l=2πp26πp=p3l=\frac{2\pi p^2}{6\pi p}=\frac{p}{3}

答案

l=p3l=\dfrac{p}{3}

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