2020 AMC 10B Problema 10

A continuación está la solución preparada profesionalmente para el Problema 10 del 2020 AMC 10B, de LIVE by Po-Shen Loh. También puedes intentar el examen cronometrado completo, ver todas las soluciones del 2020 AMC 10B, o revisar la clave de respuestas.

Todos los problemas se usan con el permiso legal oficial de la Mathematical Association of America (MAA).

Conceptos:conodesarrollo plano (geometría 3D)Teorema de Pitágoras

Nivel de dificultad: 1140

10.

Un sector de tres cuartos de un círculo de radio 44 pulgadas, junto con su interior, puede enrollarse para formar la superficie lateral de un cono circular recto pegando a lo largo de los dos radios mostrados. ¿Cuál es el volumen del cono en pulgadas cúbicas?

A three-quarter sector of a circle of radius 44 inches together with its interior can be rolled up to form the lateral surface area of a right circular cone by taping together along the two radii shown. What is the volume of the cone in cubic inches?

3π53\pi\sqrt{5}

4π34\pi\sqrt{3}

3π73\pi\sqrt{7}

6π36\pi\sqrt{3}

6π76\pi\sqrt{7}

Solución:

Recuerda que el volumen de un cono es igual a 13πr2h\dfrac 13 \pi r^2 h. Observa además que la circunferencia de la base del cono es igual a la circunferencia restante del círculo: 34\dfrac 34 de la circunferencia del círculo completo.

Por lo tanto, la circunferencia de la base del cono es igual a: C=342(π)(4)=6π\begin{align*} C &= \dfrac 34 \cdot 2(\pi) (4)\\ &= 6\pi \end{align*} Esto sugiere que el radio de la base del cono rr' es igual a: C=2πr6π=2πrr=3.\begin{align*} C &= 2\pi r' \\ 6\pi &= 2\pi r' \\ r' &= 3. \end{align*} Además, al pegar los radios marcados para formar el cono, esos radios se convierten en la generatriz del cono. Con esto podemos hallar la altura real del cono, que por el Teorema de Pitágoras es igual a: SL2=h2+(r)242=h2+3216=h2+97=h2h=7.\begin{align*}SL^2 &= h^2 + (r')^2\\ 4^2 &= h^2 +3^2 \\ 16 &= h^2 + 9\\ 7 &= h^2 \\ h &= \sqrt{7}. \end{align*} Por lo tanto, el volumen del cono es igual a: V=13πr2h=13π(r)2h=13π(3)27=13π97=3π7\begin{align*}V &= \dfrac 13 \pi r^2 h \\ &= \dfrac 13 \pi (r')^2 h\\ &= \dfrac 13 \pi (3)^2 \cdot \sqrt{7} \\ &= \dfrac 13 \pi 9\sqrt{7} \\ &= 3\pi\sqrt{7} \end{align*}

Por lo tanto, la respuesta correcta es C.

Remember that the volume of a cone is equal to 13πr2h.\dfrac 13 \pi r^2 h. Further notice that the circumference of the base of the cone is equal to the remaining circumference of the circle: 34\dfrac 34 the circumference of the complete circle.

Therefore, the circumference of the base of the cone is equal to: C=342(π)(4)=6π\begin{align*} C &= \dfrac 34 \cdot 2(\pi) (4)\\ &= 6\pi \end{align*} This suggests that the radius of the cone's base (rr') is equal to: C=2πr6π=2πrr=3.\begin{align*} C &= 2\pi r' \\ 6\pi &= 2\pi r' \\ r' &= 3. \end{align*} Also, when we tape together the marked radii to form the cone, the radii in question become the slanted height of the cone. This can be used to find the actual height of the cone, which by the Pythagorean Theorem, is equal to: SL2=h2+(r)242=h2+3216=h2+97=h2h=7.\begin{align*}SL^2 &= h^2 + (r')^2\\ 4^2 &= h^2 +3^2 \\ 16 &= h^2 + 9\\ 7 &= h^2 \\ h &= \sqrt{7}. \end{align*} Thus, the volume of the cone is equal to: V=13πr2h=13π(r)2h=13π(3)27=13π97=3π7\begin{align*}V &= \dfrac 13 \pi r^2 h \\ &= \dfrac 13 \pi (r')^2 h\\ &= \dfrac 13 \pi (3)^2 \cdot \sqrt{7} \\ &= \dfrac 13 \pi 9\sqrt{7} \\ &= 3\pi\sqrt{7} \end{align*}

Thus, the correct answer is C .

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El Problema 10 en otros años