Difícil
Esfera
UNI

Ejercicio de Geometría — UNI

Dos círculos menores de una esfera están contenidos en planos que forman un ángulo diedro de 135135^\circ, cuyas circunferencias tienen un punto en común y las áreas de los círculos menores miden 9π9\pi y 16π16\pi. Calcule la longitud (en u) del radio de la esfera..

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Pista: las áreas determinan radios 33 y 44. En la sección auxiliar de la configuración, el diedro de 135135^\circ genera un ángulo de 4545^\circ y permite expresar dos catetos en función de esos radios.

1. De las áreas:

πr12=9πr1=3,\pi r_1^2=9\pi\Rightarrow r_1=3, πr22=16πr2=4.\pi r_2^2=16\pi\Rightarrow r_2=4.

2. En la sección plana de la configuración, el diámetro del círculo de radio 44 aporta una longitud 88. El ángulo complementario del diedro es 4545^\circ, por lo que la proyección asociada al radio 33 es 323\sqrt2.

La construcción conduce a un triángulo rectángulo APCAPC con

AP=8+32,PC=32.AP=8+3\sqrt2, \qquad PC=3\sqrt2.

3. Los puntos AA y CC pertenecen a la esfera y subtienen un ángulo central recto, de modo que

AC=R2.AC=R\sqrt2.

Aplicamos Pitágoras:

(R2)2=(8+32)2+(32)2.(R\sqrt2)^2=(8+3\sqrt2)^2+(3\sqrt2)^2.

4. Desarrollando:

2R2=100+482.2R^2=100+48\sqrt2.

Así,

R2=50+242R^2=50+24\sqrt2

y, como R>0R>0,

R=50+242.R=\sqrt{50+24\sqrt2}.

Respuesta: C