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त्रिज्या 10 cm की एक गेंद ली जाती है और इसके केंद्र से 1 cm त्रिज्या का एक बेलनाकार छेद किया जाता है। नीचे सूचीबद्ध विकल्पों में से कौन सा विकल्प खोखली गेंद के कुल पृष्ठीय क्षेत्रफल का मूल गेंद के पृष्ठीय क्षेत्रफल से अनुपात के मान के सबसे निकटतम है?
200219
101
200221
511
200219
जोड़े गए और घटाए गए पृष्ठीय क्षेत्रफल घटकों की गणना करें: गोले का पृष्ठीय क्षेत्रफल = 4πR2, दो वृत्ताकार सिरों को घटाया गया (2πr2), और आंतरिक बेलनाकार दीवार को जोड़ा गया (2πr×2R)।
त्रिज्या R = 10 cm की गेंद, केंद्र से छिद्रित त्रिज्या r = 1 cm का बेलनाकार छेद।
अनुपात=4πR24πR2−2πr⋅2R+2πr2
जोड़े गए और घटाए गए पृष्ठीय क्षेत्रफल घटकों की गणना करें: गोले का पृष्ठीय क्षेत्रफल = 4πR2, दो वृत्ताकार सिरों को घटाया गया (2πr2), और आंतरिक बेलनाकार दीवार को जोड़ा गया (2πr×2R)।
छात्र अक्सर बेलन का आंतरिक वक्र पृष्ठीय क्षेत्रफल जोड़ना भूल जाते हैं या छिद्रों के अनुप्रस्थ काट के क्षेत्रफल को दो बार गलत तरीके से घटा देते हैं।
मूल गोले का पृष्ठीय क्षेत्रफल
त्रिज्या R=10 cm की मूल ठोस गेंद का पृष्ठीय क्षेत्रफल गोले के पृष्ठीय क्षेत्रफल के सूत्र द्वारा दिया जाता है: S1=4πR2।
S1=4π(10)2=400π
खोखली गेंद का पृष्ठीय क्षेत्रफल
जब केंद्र से त्रिज्या r=1 cm का एक बेलनाकार छेद किया जाता है, तो बाहरी सतह से प्रत्येक πr2 क्षेत्रफल के दो वृत्ताकार सिरे हट जाते हैं, और ऊँचाई 2R (गेंद के व्यास के बराबर) की एक नई आंतरिक बेलनाकार वक्र सतह बन जाती है।
S2=4πR2−2(πr2)+2πr(2R)
मान रखें
नई पृष्ठीय क्षेत्रफल S2 के व्यंजक में R=10 और r=1 रखें: S2=4π(10)2−2π(1)2+2π(1)(2×10)=400π−2π+40π=438π।
S2=400π−2π+40π=438π
अनुपात की गणना करें
खोखली गेंद के कुल पृष्ठीय क्षेत्रफल का मूल गेंद के पृष्ठीय क्षेत्रफल से अनुपात ज्ञात कीजिए: अनुपात=S1S2=400π438π=200219।
अनुपात=400π438π=200219
A सही है क्योंकि खोखली गेंद के पृष्ठीय क्षेत्रफल का मूल गेंद से अनुपात 200219 प्राप्त होता है।
इसी तरह की संयुक्त ठोस समस्याएं अक्सर 3D ज्यामिति में दिखाई देती हैं जहाँ आयतन या पृष्ठीय क्षेत्रफल के घटकों को जोड़ा या घटाया जाता है।