Решим задачу 4:
Дано:
Площадь сечения 1: $$S_1 = 49\pi$$
Площадь сечения 2: $$S_2 = 4\pi$$
$$O_1O_2 = 9$$
Найти: S шара.
Решение:
Площадь сечения шара — это площадь круга, поэтому:
$$S_1 = \pi R_1^2 = 49 \pi$$
$$R_1^2 = 49$$
$$R_1 = 7$$
$$S_2 = \pi R_2^2 = 4 \pi$$
$$R_2^2 = 4$$
$$R_2 = 2$$
Рассмотрим прямоугольный треугольник, где R - радиус шара. Катет - это радиус сечения, а второй катет - расстояние между сечениями. Тогда, по теореме Пифагора:
$$R^2 = R_1^2 + O_1O^2$$
$$R^2 = R_2^2 + O_2O^2$$
$$R^2 = 7^2 + O_1O^2$$
$$R^2 = 2^2 + O_2O^2$$
Подставим числовые значения:
$$49 + O_1O^2 = 4 + O_2O^2$$
$$O_2O^2 - O_1O^2 = 45$$
Разложим разность квадратов:
$$(O_2O - O_1O)(O_2O + O_1O) = 45$$
По условию $$O_1O_2 = 9$$, тогда $$O_2O + O_1O = 9$$.
Подставим в уравнение:
$$(O_2O - O_1O) \cdot 9 = 45$$
$$O_2O - O_1O = 5$$
Решим систему уравнений:
$$\begin{cases} O_2O + O_1O = 9 \\ O_2O - O_1O = 5 \end{cases}$$
Сложим уравнения:
$$2 \cdot O_2O = 14$$
$$O_2O = 7$$
Тогда:
$$O_1O = 9 - 7 = 2$$
Подставим значение в формулу:
$$R^2 = 2^2 + 7^2$$
$$R^2 = 4 + 49 = 53$$
$$R = \sqrt{53}$$
Площадь поверхности шара:
$$S = 4 \pi R^2 = 4 \pi \cdot 53 = 212 \pi$$
Ответ: $$S = 212 \pi$$