Drei bauklötze (würfel, zylinder, kegel) wurden aufeinander gestapelt. Der Kegel past genau auf den zylinder. Der durchmesser des Zylinders ist so groß wie seine Höhe. Die Kantenlänge des Würfels ist doppelt so groß, wie der Durchmesser desZylinders. der Kegel ist 3mal so hoch wie der Zylinder. Zusammen haben sie ein Volumen von 114,27cmhoch3. Welche Kantenlänge hat der Würfel und wie groß ist die oberfläche des zusammengesetzten Körpers ?
$$\small{\text{$
\begin{array}{|lcr|}
\hline
d=\mathrm{Durchmesser~Zylinder} \\
\hline
&&\\
h_{\mathrm{Kegel}} &=& 3d \\
&&\\
h_{\mathrm{Zylinder}} &=& d \\
&&\\
a_{\mathrm{Wuerfel}} &=& 2d \\
&&\\
\hline
\end{array}
\begin{array}{|lclclcl|}
\hline
&&&&&&\\
V_{\mathrm{Kegel}} &=& \frac{1}{3}\pi (\frac{d}{2})^2\cdot h_{\mathrm{Kegel}} &=& \frac{1}{3}\pi (\frac{d}{2})^2\cdot 3d = \pi (\frac{d}{2})^2\cdot d &=& \pi \dfrac{d^3}{4}\\
&&&&&&\\
V_{\mathrm{Zylinder}} &=& \pi (\frac{d}{2})^2\cdot h_{\mathrm{Zylinder}} &=& \pi (\frac{d}{2})^2\cdot d &=& \pi \dfrac{d^3}{4}\\
&&&&&&\\
V_{\mathrm{Wuerfel}} &=& a^3 &=& (2d)^3 &=& 8d^3\\
&&&&&&\\
\hline
\end{array}
$}}$$
$$\small{\text{$
\begin{array}{rcl}
114,27\mathrm{~cm^3} =V_{Zusammen} &=&
V_{\mathrm{Kegel}}
+ V_{\mathrm{Zylinder}}
+ V_{\mathrm{Wuerfel}} \\\\
V &=& \pi \frac{d^3}{4} + \pi \frac{d^3}{4} + 8d^3\\\\
V &=& 2\pi \frac{d^3}{4} + 8d^3 \\\\
V &=& d^3 ( \frac{\pi}{2} + 8 )\\\\
d^3 &=& \dfrac{V}{ \frac{\pi}{2} + 8 } \\\\
\mathbf{d} &\mathbf{=}& \mathbf{ \sqrt[3]{ \dfrac{V}{ \frac{\pi}{2} + 8 } } } \\\\
d & = & \sqrt[3]{ \dfrac{114,27\mathrm{~cm^3} }{ \frac{\pi}{2} + 8 } }\\\\
\mathbf{d} &\mathbf{=}& \mathbf{ 2,285571004 \mathrm{~cm} }\\\\
a_{\mathrm{Wuerfel}} &=& 2d \\\\
\mathbf{a_{\mathrm{Wuerfel}} } &\mathbf{=}& \mathbf{ 4,57114200801\mathrm{~cm} }\\\\
\end{array}
$}}\\\\$$
Berechnung der Oberfläche O :
$$\small{\text{$
\begin{array}{|lclcrcl|}
\hline
&&&&&&\\
M_{\mathrm{Kegel}} &=& \pi \cdot \frac{d}{2}\cdot s && s^2 &=& (3d)^2+ (\frac{d}{2})^2 \\
&&&&&&\\
&&&& s^2 &=& 9d^2+\frac{d^2}{4} \\
&&&&&&\\
&&&& s^2 &=& d^2 (9+\frac{1}{4}) \\
&&&&&&\\
&&&& s^2 &=& d^2 \cdot \frac{37}{4} \\
&&&&&&\\
&&&& s^2 &=& (\frac{d}{2})^2 \cdot 37 \\
&&&&&&\\
&&&& s &=& \frac{d}{2}\cdot\sqrt{37} \\
&&&&&&\\
M_{\mathrm{Kegel}} &=& \pi \cdot \frac{d}{2}\cdot \frac{d}{2}\cdot\sqrt{37} &&&=& \pi \cdot \frac{d^2}{4}\cdot\sqrt{37} \\
&&&&&&\\
M_{\mathrm{Zylinder}} &=& \pi d\cdot h_{\mathrm{Zylinder}} &=& \pi d\cdot d &=& \pi d^2\\
&&&&&&\\
O_{\mathrm{Wuerfel}} &=& 6a^2 &=& 6\cdot(2d)^2 &=& 24d^2\\
&&&&&&\\
A_{\mathrm{Kreis}} &=& \pi \cdot (\frac{d}{2})^2 &&&=& \pi\cdot \frac{d^2}{4} \\
&&&&&&\\
\hline
\end{array}
$}}$$
$$\small{\text{$
\begin{array}{rcl}
O_{Zusammen} &=&
M_{\mathrm{Kegel}}
+ M_{\mathrm{Zylinder}}
+ O_{\mathrm{Wuerfel}}
- A_{\mathrm{Kreis}} \\\\
&=&
\pi \cdot \frac{d^2}{4}\cdot\sqrt{37}
+ \pi d^2
+ 24d^2
- \pi\cdot \frac{d^2}{4}\\\\
&=& \frac{d^2}{4} ( \pi \cdot\sqrt{37} +4\pi + 96 -\pi ) \\\\
&=& \frac{d^2}{4} ( \pi \cdot\sqrt{37} +3\pi + 96 ) \\\\
&=& \frac{d^2}{4} [ \pi \cdot (\sqrt{37} +3 )+ 96 ] \\\\
&=& 1,30595870359\cdot 124,534340039 \\\\
\mathbf{ O_{\mathrm{Zusammen}} } &\mathbf{=}& \mathbf{162,636705270\mathrm{~cm}^2}
\end{array}
$}}$$