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Questão 36724

IME 2003
Matemática

Um cone e um cilindro circulares retos têm uma base comum e o vértice do cone se encontra no centro da outra base do cilindro. Determine o ângulo formado pelo eixo do cone e sua geratirz, sabendo-se que a razão entre a área total do cilindro e a área total do cone é 7/4.

Gabarito:

Resolução:

Um cone e um cilindro circulares retos têm uma base comum e o vértice do cone se encontra no centro da outra base do cilindro. Determine o ângulo formado pelo eixo do cone e sua geratirz, sabendo-se que a razão entre a área total do cilindro e a área total do cone é 7/4.

 

Sendo x o ângulo temos que
\senx =frac {r}{g} \\\ cosx = frac{h}{g}

As duas áreas são:


\A_{cone} = pi r(r + g) \\ A_{cilindro} = 2pi r(r + h)

A razão entre as áreas dado no enunciado é:

\frac{7}{4} = frac{2cancel{pi r}(r + h)}{cancel{pi r}(r + g)}

7g - 8h = r Rightarrow 7 - 8 cosx = senx

 

sen^2x = 49 - 112cosx + 64cos^2x

1-cos^2x = 49 -112cosx + 64cos^2x

65cos^2x -112cosx + 48 =0

 

cosx = frac{12}{13} 

ou

cosx = frac{4}{5}

 

O primeiro valor não é válido pois com os valores de h = 12 e g =13 temos r =5 de modo que 2(r+h)/(r+g) = 17/9 que é diferente de 7/4

Com h =4 e g = 5 temos r =3 e 2(r+h)/(r+g) = 7/4 como queríamos.

 

Então as respostas válidas são x = arccos(4/5) = arcsen(3/5) = arctg(3/4) 

 

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