Все грани куба - квадраты. Диагональ квадрата равна а√2.
Диагональ куба - а√3.
а) расстояние от вершины В₁:
до ребер, лежащих с вершиной В₁ в одной грани (ребра А₁D₁, C₁D₁, AB, BC, AA₁, CC₁) равно длине ребра - а (синие отрезки);
до ребер AD, DD₁ и DC равно диагонали квадрата - а√2 (зеленые отрезки);
до трех остальных ребер - В₁А, В₁В и В₁С - равно нулю.
б) до вершин, лежащих с вершиной В₁ на одном ребре (вершины А₁, В₁, С₁) равно длине ребра - а (синие отрезки);
до вершин А, С, D₁ равно диагонали квадрата а√2 (зеленые отрезки);
до вершины D равно длине диагонали куба - а√3.
Искомая площадь - сумма площадей двух сегментов круга, отсекаемых от него ромбом.
Угол СТО опирается на диаметр и равен 90º
Расстояние от точки до прямой - длина отрезка из этой точки, перпендикулярного к этой прямой.
ОТ ⊥ ВС и является расстоянием от О до ВС.
ТО=3 см ( расстояние от точки до прямой - перпендикуляр)
Формула площади сегмента ромба:
S=0,5R²[(πα/180º)-sin α],
где R радиус круга, α - угол сегмента в градусах, π≈3,14
∆ ВОС~∆ ВОТ ( прямоугольные с общим углом при В)
∠ВОТ=∠ВСО
tg∠ВОТ=ВТ:ТО=√3:3=1/√3. Это тангенс 30º
∆ ТО1С равнобедренный.
∠ ТСО₁=∠ СТО₁
∠ ТО₁С=180-2∠ТСО₁
Отсюда ∠ТО₁С=180º-2*30º=120º
Из ∆ ТОС
ОС=ТО:sin30º=3:0,5=6 см
R=ОС:2=3 см
Сумма площадей 2-х сегментов
S=R²[(πα/180º)-sin α],
sin 120º=√3/2
Подставим найденные величины:
S=3²[(π120º/180º)-√3/2]
S=6π-9√3)/2
S=6π-4,5√3≈11,055 см²
-------
В приложении решение дано несколько иное, хотя принцип тот же.
BD^2 = AB^2 + AD^2 - 2*AB*AD*cosBAD
BD^2 = 4 + 9 - 2*2*3*1/2 = 13 - 6 = 7
BD = √7
Идём дальше. Сумма углов параллелограмма - 360 градусов. Если BAD = 60, то и BCD = 60, а значит ABC = CDA = (360 - BAD - BCD)/2 = (360 - 60 - 60)/2 = 240/2 = 120 градусов. Точно так же, по теореме косинусов, ищем диагональ AC:
AC^2 = AB^2 + BC^2 - 2*AB*BC*cosABC
AC^2 = 4 + 9 - 2*2*3*(-1/2) = 13 + 6 = 19
AC = √19
Площадь параллелограмма в принципе можно было бы найти через площади треугольников, но пойдём более классическим путём и найдём сначала его высоту (тем более всё равно требуется). Рассмотрим прямоугольный треугольник ABE, здесь AB - гипотенуза, а искомый BE - катет. Тогда верно:
BE = AB*sinBAE = 2*√3/2 = √3
Отсюда площадь параллелограмма:
S = AD*BE = 3 * √3
Но нас вроде как просили найти высотЫ. Значит надо ещё по аналогии с BE построить высоту, например, BH, падающую на сторону CD, и для прямоугольного треугольника BCH, будет верно:
BH = BC*sinBCH = 3*√3/2 = 1,5*√3