Krok 1. Podstawy trapezu.
\(|AB|=2R\) (średnica).
Krótsza podstawa \(CD\) jest cięciwą odpowiadającą kątowi środkowemu \(2\alpha\). W trójkącie równoramiennym \(COD\) (o ramionach \(R\)):
\(|CD|=2R\sin\alpha\)
Krok 2. Wysokość trapezu.
Ponieważ \(|\angle COD|=2\alpha\), a trójkąty \(AOD\) i \(BOC\) są przystające:
\(|\angle AOD|=|\angle BOC|=\frac{180^\circ-2\alpha}{2}=90^\circ-\alpha\)
Niech \(CE\) będzie wysokością trapezu opuszczoną z \(C\) na \(AB\). Z trójkąta prostokątnego \(OEC\) (gdzie \(|OC|=R\)):
\(h=R\sin\left(90^\circ-\alpha\right)=R\cos\alpha\)
Krok 3. Ramię trapezu.
W trójkącie \(BOC\) stosujemy twierdzenie cosinusów:
\(|BC|^2=R^2+R^2-2R^2\cos\left(90^\circ-\alpha\right)=2R^2-2R^2\sin\alpha\)
\(|BC|=R\sqrt{2-2\sin\alpha}\)
Krok 4. Wysokość graniastosłupa.
Przekątna \(B_1C\) ściany bocznej \(BCC_1B_1\) jest nachylona do podstawy pod kątem \(\alpha\), a trójkąt \(BCB_1\) jest prostokątny:
\(\operatorname{tg}\alpha=\frac{H}{|BC|}\)
\(H=R\sqrt{2-2\sin\alpha}\cdot\operatorname{tg}\alpha\)
Krok 5. Objętość.
Pole podstawy:
\(P_p=\frac{|AB|+|CD|}{2}\cdot h=\frac{2R+2R\sin\alpha}{2}\cdot R\cos\alpha=R^2(1+\sin\alpha)\cos\alpha\)
\(V=P_p\cdot H=R^2(1+\sin\alpha)\cos\alpha\cdot R\sqrt{2-2\sin\alpha}\cdot\operatorname{tg}\alpha\)
Ponieważ \(\cos\alpha\cdot\operatorname{tg}\alpha=\sin\alpha\):
\(V=R^3\sin\alpha\,(1+\sin\alpha)\sqrt{2-2\sin\alpha}\)
Odpowiedź: \(V(R,\alpha)=R^3\sin\alpha\,(1+\sin\alpha)\sqrt{2-2\sin\alpha}\), gdzie \(\alpha\in\left(0,\frac{\pi}{2}\right)\)
