Prizma. Paralelepipedon

prizma poliédernek nevezzük, amelynek két lapja egyenlő n-szögű (indoklás) , párhuzamos síkban fekszik, és a maradék n lap paralelogramma (oldalsó arcok) . Oldalsó borda A prizma az oldallapnak az az oldala, amely nem tartozik az alaphoz.

Olyan prizmát nevezünk, amelynek oldalélei merőlegesek az alapok síkjaira egyenes prizma (1. ábra). Ha az oldalélek nem merőlegesek az alapok síkjaira, akkor a prizmát hívjuk ferde . helyes A prizma olyan egyenes prizma, amelynek alapjai szabályos sokszögek.

Magasság prizmának nevezzük az alapok síkjai közötti távolságot. Átlós A prizma olyan szakasz, amely két olyan csúcsot köt össze, amelyek nem tartoznak ugyanahhoz a laphoz. átlós szakasz A prizmának egy olyan síkmetszete, amely két nem ugyanahhoz a laphoz tartozó oldalélen megy át. Merőleges metszet a prizma oldalélére merőleges sík metszetét nevezzük.

Oldalsó felület A prizma az összes oldalfelület területének összege. terület teljes felület a prizma összes lapja területének összegét nevezzük (azaz az oldallapok és az alapok területének összegét).

Egy tetszőleges prizmára a képletek igazak:

Ahol l- hossza oldalsó borda;

H- magasság;

S oldal

S tele

S fő az alapok területe;

V a prizma térfogata.

Egy egyenes prizmára a következő képletek igazak:

Ahol p- az alap kerülete;

l az oldalborda hossza;

H- magasság.

Paralelepipedon Azt a prizmát, amelynek alapja paralelogramma, nevezzük. Olyan paralelepipedont nevezünk, amelynek oldalélei merőlegesek az alapokra közvetlen (2. ábra). Ha az oldalélek nem merőlegesek az alapokra, akkor a paralelepipedon ún ferde . Olyan derékszögű paralelepipedont nevezünk, amelynek alapja téglalap négyszögletes. kocka alakú, amelyben minden él egyenlő, nevezzük kocka.

A paralelepipedon azon lapjait nevezzük, amelyeknek nincs közös csúcsuk szemben . Az egyik csúcsból kiinduló élek hosszát nevezzük mérések paralelepipedon. Mivel a doboz egy prizma, fő elemei ugyanúgy vannak meghatározva, mint a prizmák esetében.

Tételek.

1. A paralelepipedon átlói egy pontban metszik egymást, és felezik azt.

2. Egy téglalap alakú paralelepipedonban az átló hosszának négyzete egyenlő a három dimenziójának négyzetösszegével:

3. A négyszögletes paralelepipedon mind a négy átlója egyenlő egymással.

Egy tetszőleges paralelepipedonra a következő képletek igazak:

Ahol l az oldalborda hossza;

H- magasság;

P a merőleges szakasz kerülete;

K– a merőleges metszet területe;

S oldal az oldalsó felület;

S tele a teljes felület;

S fő az alapok területe;

V a prizma térfogata.

Mert jobb oldali paralelepipedon helyes képletek:

Ahol p- az alap kerülete;

l az oldalborda hossza;

H a jobb oldali paralelepipedon magassága.

Téglalap alakú paralelepipedonra a következő képletek igazak:

(3)

Ahol p- az alap kerülete;

H- magasság;

d- átlós;

ABC– paralelepipedon mérései.

A kocka helyes képlete a következő:

Ahol a a borda hossza;

d a kocka átlója.

1. példa Egy téglalap alakú téglatest átlója 33 dm, és a méretei 2:6:9 arányban állnak egymással.

Megoldás. A paralelepipedon méreteinek meghatározásához a (3) képletet használjuk, azaz. az a tény, hogy egy téglatest befogójának négyzete egyenlő a méretei négyzeteinek összegével. Jelölje k arányossági együttható. Ekkor a paralelepipedon mérete 2 lesz k, 6kés 9 k. A probléma adatához írjuk a (3) képletet:

Ennek az egyenletnek a megoldása a k, kapunk:

Ezért a paralelepipedon méretei 6 dm, 18 dm és 27 dm.

Válasz: 6 dm, 18 dm, 27 dm.

2. példa Keresse meg a ferde térfogatot háromszög prizma, amelynek alapja egy egyenlő oldalú háromszög, amelynek oldala 8 cm, ha az oldalél egyenlő az alap oldalával és 60º-os szöget zár be az alappal.

Megoldás . Készítsünk rajzot (3. ábra).

A ferde prizma térfogatának meghatározásához ismernie kell alapterületét és magasságát. Ennek a prizmának a területe egy egyenlő oldalú háromszög területe, amelynek oldala 8 cm. Számítsuk ki:

A prizma magassága az alapjai közötti távolság. A tetejéről A 1. a felső bázisról leeresztjük a merőlegest az alsó alap síkjára A 1 D. A hossza a prizma magassága lesz. Vegye figyelembe D A 1 HIRDETÉS: mivel ez az oldalborda hajlásszöge A 1 A az alapsíkhoz A 1 A= 8 cm. Ebből a háromszögből azt találjuk A 1 D:

Most kiszámítjuk a térfogatot az (1) képlet segítségével:

Válasz: 192 cm3.

3. példa Egy szabályos hatszögletű prizma oldaléle 14 cm. A legnagyobb átlós szakasz területe 168 cm 2. Határozza meg a prizma teljes felületét.

Megoldás. Készítsünk rajzot (4. ábra)

A legnagyobb átlós szakasz egy téglalap AA 1 DD 1 , mivel az átló HIRDETÉS szabályos hatszög ABCDEF a legnagyobb. A prizma oldalfelületének kiszámításához ismerni kell az alap oldalát és az oldalsó borda hosszát.

Az átlós szakasz (téglalap) területének ismeretében megtaláljuk az alap átlóját.

Mert akkor

Azóta AB= 6 cm.

Ekkor az alap kerülete:

Keresse meg a prizma oldalfelületének területét:

A szabályos hatszög 6 cm-es oldala:

Keresse meg a prizma teljes felületét:

Válasz:

4. példa A jobb oldali paralelepipedon alapja egy rombusz. Az átlós szakaszok területe 300 cm 2 és 875 cm 2. Keresse meg a paralelepipedon oldalfelületének területét.

Megoldás. Készítsünk rajzot (5. ábra).

Jelölje a rombusz oldalát A, a rombusz átlói d 1 és d 2, a doboz magassága h. Az egyenes paralelepipedon oldalsó felületének meghatározásához meg kell szorozni az alap kerületét a magassággal: ((2) képlet). Alap kerülete p = AB + BC + CD + DA = 4AB = 4a, mert ABCD- rombusz. H = AA 1 = h. Hogy. Meg kell találni AÉs h.

Vegye figyelembe az átlós szakaszokat. AA 1 SS 1 - egy téglalap, amelynek egyik oldala egy rombusz átlója AC = d 1 , második oldalsó él AA 1 = h, Akkor

Hasonlóan a szakaszhoz is BB 1 DD 1 kapjuk:

Egy paralelogramma azon tulajdonságát felhasználva, hogy az átlók négyzetösszege egyenlő az összes oldalának négyzetösszegével, megkapjuk az egyenlőséget A következőt kapjuk.

Meghatározás. Prizma- ez egy poliéder, amelynek minden csúcsa két párhuzamos síkban található, és ugyanabban a két síkban van a prizma két lapja, amelyek egyenlő sokszögűek, ill. párhuzamos oldalak, és minden él, amely nem esik ezeken a síkon, párhuzamos.

Két egyenlő arcot hívnak prizma alapok(ABCDE, A 1 B 1 C 1 D 1 E 1).

A prizma összes többi lapját hívják oldalsó arcok(AA 1 B 1 B, BB 1 C 1 C, CC 1 D 1 D, DD 1 E 1 E, EE 1 A 1 A).

Minden oldalfelület kialakul a prizma oldalfelülete .

A prizma minden oldallapja paralelogramma .

Azokat az éleket, amelyek nem fekszenek az alapokon, a prizma oldalsó éleinek nevezzük ( AA 1, B.B. 1, CC 1, DD 1, EE 1).

Prizma átlós szakaszt nevezünk, amelynek végei a prizma két olyan csúcsa, amelyek nem az egyik lapján fekszenek (AD 1).

A prizma alapjait összekötő és mindkét alapra egyidejűleg merőleges szakasz hosszát ún. prizma magassága .

Kijelölés:ABCDE A 1 B 1 C 1 D 1 E 1. (Először a megkerülési sorrendben az egyik alap csúcsait jelöljük, majd ugyanabban a sorrendben a másik csúcsait; az egyes oldalélek végeit ugyanazok a betűk jelölik, csak az egyik alapban fekvő csúcsokat index nélküli betűk, a másikban pedig indexszel jelölik)

A prizma nevéhez az alapjában elhelyezkedő ábra szögeinek számához kapcsolódik, például az 1. ábrán az alap egy ötszög, ezért a prizmát ún. ötszögű prizma. De azóta egy ilyen prizmának 7 lapja van, akkor az heptaéder(2 lap a prizma alapja, 5 lap paralelogramma, oldallapja)

Az egyenes prizmák közül kiemelkedik egy bizonyos típus: a szabályos prizmák.

Az egyenes prizmát nevezzük helyes, ha alapjai szabályos sokszögek.

Egy szabályos prizma minden oldallapja egyenlő téglalapokkal rendelkezik. A prizma speciális esete a paralelepipedon.

Paralelepipedon

Paralelepipedon- Ez egy négyszögű prizma, amelynek az alján egy paralelogramma (ferde paralelepipedon) található. Jobb oldali paralelepipedon- paralelepipedon, amelynek oldalélei merőlegesek az alap síkjaira.

kocka alakú- egy derékszögű paralelepipedon, amelynek alapja téglalap.

Tulajdonságok és tételek:

A paralelepipedon egyes tulajdonságai hasonlóak a paralelogramma jól ismert tulajdonságaihoz Az egyenlő méretű téglalap alakú paralelepipedon ún. kocka .Egy kocka minden lapja egyenlő négyzetekkel Egy átló négyzete egyenlő a három dimenziójának négyzeteinek összegével

ahol d a négyzet átlója;
a tér a - oldala.

A prizma ötletét a következő adja:

különféle építészeti struktúrák;
Gyerekjátékok;
csomagoló dobozok;
dizájner cikkek stb.

A prizma teljes és oldalfelülete

A prizma teljes felülete az összes lapja területének összege Oldalsó felület oldallapjai területének összegének nevezzük. a prizma alapjai egyenlő sokszögek, akkor területük egyenlő. Ezért

S teljes \u003d S oldal + 2S fő,

Ahol S tele- teljes felület, S oldal- oldalfelület, S fő- alapterület

Az egyenes prizma oldalfelületének területe egyenlő az alap kerületének és a prizma magasságának szorzatával.

S oldal\u003d P fő * h,

Ahol S oldal az egyenes prizma oldalfelületének területe,

P main - az egyenes prizma alapjának kerülete,

h az egyenes prizma magassága, egyenlő az oldaléllel.

Prizma térfogata

A prizma térfogata megegyezik az alapterület és a magasság szorzatával.

A "Get an A" videó tanfolyam minden olyan témát tartalmaz, amely a sikeres sikerhez szükséges a vizsga letétele matematikából 60-65 pontért. Teljesen minden feladat 1-13 profilvizsga matematika. Alkalmas a Basic USE matematika letételére is. Ha 90-100 ponttal akarsz sikeres vizsgát tenni, akkor az 1. részt 30 perc alatt és hiba nélkül kell megoldanod!

Vizsgára felkészítő tanfolyam 10-11. osztályosoknak, valamint pedagógusoknak. Minden, ami a matematika vizsga 1. részének (az első 12 feladat) és a 13. feladatnak (trigonometria) megoldásához szükséges. Ez pedig több mint 70 pont az Egységes Államvizsgán, és ezek nélkül sem százpontos, sem humanista nem tud meglenni.

Minden szükséges elmélet. Gyors módszerek a vizsga megoldásai, csapdái és titkai. A FIPI Bank feladatai közül az 1. rész összes releváns feladatát elemeztem. A tanfolyam teljes mértékben megfelel az USE-2018 követelményeinek.

A tanfolyam 5 nagy témát tartalmaz, egyenként 2,5 órás. Minden témát a semmiből adunk, egyszerűen és világosan.

Több száz vizsgafeladat. Szövegfeladatok és valószínűségszámítás. Egyszerű és könnyen megjegyezhető problémamegoldó algoritmusok. Geometria. Elmélet, referenciaanyag, minden típusú USE feladat elemzése. Sztereometria. Trükkös megoldások, hasznos csalólapok, fejlesztés térbeli képzelet. Trigonometria a semmiből - a 13. feladathoz. Megértés a zsúfoltság helyett. Összetett fogalmak vizuális magyarázata. Algebra. Gyökök, hatványok és logaritmusok, függvény és derivált. Alap a megoldáshoz kihívást jelentő feladatokat 2 vizsgarész.

Poliéder

A sztereometria vizsgálatának fő tárgya a háromdimenziós testek. Test a tér valamely felület által határolt része.

poliéder Olyan testet, amelynek felülete véges számú sík sokszögből áll, ún. Egy poliédert konvexnek nevezünk, ha a felületén lévő minden lapos sokszög síkjának egyik oldalán fekszik. Egy ilyen sík és egy poliéder felületének közös részét ún él. A konvex poliéder lapjai lapos konvex sokszögek. Az arcok oldalait ún a poliéder élei, és a csúcsok a poliéder csúcsai.

Például egy kocka hat négyzetből áll, amelyek a lapjai. 12 élt (négyzetek oldalát) és 8 csúcsot (négyzetek csúcsait) tartalmaz.

A legegyszerűbb poliéderek a prizmák és a piramisok, amelyeket tovább fogunk vizsgálni.

Prizma

A prizma meghatározása és tulajdonságai

prizma poliédernek nevezzük, amely két párhuzamos síkban fekvő sík sokszögből áll, amelyek párhuzamos transzlációval kombinálódnak, és ezeknek a sokszögeknek a megfelelő pontjait összekötő összes szakaszból. A sokszögeket ún prizma alapok, és a sokszögek megfelelő csúcsait összekötő szakaszok a prizma oldalélei.

Prizma magassága alapjai síkjai közötti távolságnak nevezzük (). A prizma két olyan csúcsát összekötő szakaszt nevezzük, amelyek nem tartoznak ugyanahhoz a laphoz prizma átlós(). A prizmát ún n-szén ha alapja n-szög.

Bármely prizma a következő tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek abból a tényből következnek, hogy a prizma alapjait párhuzamos fordítással kombinálják:

1. A prizma alapjai egyenlők.

2. A prizma oldalélei párhuzamosak és egyenlőek.

A prizma felületét alapok és oldalsó felület. A prizma oldalfelülete paralelogrammákból áll (ez a prizma tulajdonságaiból következik). A prizma oldalfelületének területe az oldallapok területének összege.

egyenes prizma

A prizmát ún egyenes ha oldalélei merőlegesek az alapokra. Ellenkező esetben a prizmát ún ferde.

Az egyenes prizma lapjai téglalapok. Egy egyenes prizma magassága megegyezik az oldallapjaival.

teljes prizma felület az oldalfelület és az alapterületek összege.

Helyes prizma egyenes prizmának nevezzük szabályos sokszög a bázison.

13.1. Tétel. Az egyenes prizma oldalfelületének területe megegyezik a prizma kerületének és magasságának szorzatával (vagy ennek megfelelően az oldalsó élével).

Bizonyíték. Az egyenes prizma oldallapjai téglalapok, amelyek alapjai a prizma alapjainál lévő sokszögek oldalai, a magasságok pedig a prizma oldalélei. Ekkor definíció szerint az oldalfelület:

ahol az egyenes prizma alapjának kerülete.

Paralelepipedon

Ha egy prizma alapjain paralelogrammák fekszenek, akkor az ún paralelepipedon. A paralelepipedon minden lapja paralelogramma. Ebben az esetben a paralelepipedon szemközti oldalai párhuzamosak és egyenlőek.

13.2. Tétel. A paralelepipedon átlói egy pontban metszik egymást, és a metszéspontot kettéosztjuk.

Bizonyíték. Vegyünk például két tetszőleges átlót, és . Mert a paralelepipedon lapjai paralelogrammák, akkor és , ami azt jelenti, hogy T szerint körülbelül két, a harmadikkal párhuzamos egyenes. Ezenkívül ez azt jelenti, hogy a vonalak és a vonalak ugyanabban a síkban (a síkban) fekszenek. Ez a sík párhuzamos síkokat metszi és párhuzamos egyenesek mentén és . Így a négyszög paralelogramma, és a paralelogramma tulajdonsága alapján az átlói és metszik egymást, és a metszéspont felezik, amit igazolni kellett.

Olyan derékszögű paralelepipedont nevezünk, amelynek alapja téglalap kocka alakú. A téglatest minden lapja téglalap. A téglalap alakú paralelepipedon nem párhuzamos éleinek hosszát lineáris méreteinek (méréseknek) nevezzük. Három méret van (szélesség, magasság, hosszúság).

13.3. Tétel. Egy téglatestben bármely átló négyzete egyenlő a három dimenziójának négyzeteinek összegével (a Pythagorean T kétszeri alkalmazásával bizonyítva).

Olyan téglalap alakú paralelepipedont nevezünk, amelynek minden éle egyenlő kocka.

Feladatok

13.1 Hány átlót tesz ki n- karbon prizma

13.2 Egy ferde háromszög prizmában az oldalélek távolsága 37, 13 és 40. Határozza meg a nagyobb oldallap és a szemközti oldalél közötti távolságot!

13.3 Egy szabályos háromszög alakú prizma alsó alaplapjának oldalán keresztül egy síkot húzunk, amely metszi az oldallapokat szegmensek mentén, amelyek szöge . Határozza meg ennek a síknak a dőlésszögét a prizma alapjához képest.

A szilárd geometria tantervében a háromdimenziós alakzatok tanulmányozása általában egy egyszerű geometriai testtel kezdődik - egy prizma poliéderrel. Alapjainak szerepét 2 egyenlő, párhuzamos síkban elhelyezkedő sokszög tölti be. Különleges eset a szabályos négyszögű prizma. Alapjai 2 egyforma szabályos négyszög, amelyekre az oldalak merőlegesek, paralelogramma alakúak (vagy téglalapok, ha a prizma nem ferde).

Hogy néz ki egy prizma

A szabályos négyszögű prizma egy hatszög, amelynek alapjaiban 2 négyzet található, és az oldallapokat téglalapok ábrázolják. Ennek egy másik neve geometriai alakzat- egyenes paralelepipedon.

Az alábbiakban egy négyszögű prizmát ábrázoló rajz látható.

A képen is láthatod a geometriai testet alkotó legfontosabb elemek. Általában a következőképpen hivatkoznak rájuk:

Néha a geometriai problémákban megtalálhatja a szakasz fogalmát. A definíció így hangzik: a metszet egy térfogati test minden olyan pontja, amely a vágási síkhoz tartozik. A metszet merőleges (90 fokos szögben metszi az ábra széleit). Téglalap alakú prizmánál egy átlós szakaszt is figyelembe veszünk (maximum 2 darab építhető szakasz), amely 2 élen és az alap átlóin halad át.

Ha a metszet úgy van megrajzolva, hogy a vágási sík ne legyen párhuzamos sem az alapokkal, sem az oldalfelületekkel, az eredmény egy csonka prizma.

Különféle arányokat és képleteket használnak a redukált prizmatikus elemek megtalálásához. Némelyikük a planimetria során ismert (például egy prizma alapterületének meghatározásához elegendő felidézni a négyzet területének képletét).

Felület és térfogat

A prizma térfogatának a képlet segítségével történő meghatározásához ismernie kell az alapterületét és a magasságát:

V = Sprim h

Mivel a szabályos tetraéder prizma alapja egy négyzet, amelynek oldala van a, A képletet részletesebb formában is megírhatja:

V = a² h

Ha egy kockáról beszélünk - egy szabályos prizmával egyenlő hosszúságú, szélesség és magasság, a térfogatot a következőképpen számítjuk ki:

Ahhoz, hogy megértsük, hogyan lehet megtalálni a prizma oldalsó felületét, el kell képzelni a söpörését.

A rajzon látható, hogy az oldalfelület 4 egyenlő téglalapból áll. Területét az alap kerületének és az ábra magasságának szorzataként számítják ki:

Sside = Pos h

Mivel a négyzet kerülete az P = 4a, a képlet a következő alakot ölti:

Sside = 4a h

A kockához:

Oldal = 4a²

A prizma teljes felületének kiszámításához adjon hozzá 2 alapterületet az oldalfelülethez:

Teljes = Sside + 2Sbase

Négyszögletű szabályos prizmára alkalmazva a képlet a következőképpen alakul:

Teljes = 4a h + 2a²

Egy kocka felületéhez:

Teljes = 6a²

A térfogat vagy felület ismeretében kiszámíthatja a geometriai test egyes elemeit.

Prizmaelemek keresése

Gyakran előfordulnak olyan problémák, amikor adott a térfogat, vagy ismert az oldalfelület értéke, ahol meg kell határozni az alap oldalhosszát vagy a magasságot. Ilyen esetekben képletek származtathatók:

alap oldal hossza: a = Sside / 4h = √(V / h);
magasság vagy oldalborda hossza: h = Sside / 4a = V / a²;
alapterület: Sprim = V / h;
oldalsó arc területe: Oldal gr = Sside / 4.

Annak meghatározásához, hogy mekkora területe van egy átlós szakasznak, ismernie kell az átló hosszát és az ábra magasságát. Egy négyzetre d = a√2. Ebből adódóan:

Sdiag = ah√2

A prizma átlójának kiszámításához a következő képletet kell használni:

dprize = √(2a² + h²)

A fenti arányok alkalmazásának megértéséhez gyakorolhat és megoldhat néhány egyszerű feladatot.

Példák a megoldásokkal kapcsolatos problémákra

Íme néhány feladat, amely a matematika államzáró vizsgákon jelenik meg.

1. Feladat.

A homokot egy szabályos négyszögű prizma alakú dobozba öntik. Szintének magassága 10 cm Mekkora lesz a homok szintje, ha egy ugyanolyan alakú, de 2-szer hosszabb talphosszúságú edénybe viszed?

Ezzel a következőképpen kell érvelni. Az első és a második tartályban lévő homok mennyisége nem változott, azaz a térfogata bennük azonos. Az alap hosszát a következőképpen határozhatja meg a. Ebben az esetben az első dobozban az anyag térfogata:

V₁ = ha² = 10a²

A második doboznál az alap hossza 2a, de a homokszint magassága ismeretlen:

V₂ = h(2a)² = 4ha²

Mert a V1 = V2, a kifejezések egyenlővé tehetők:

10a² = 4ha²

Miután az egyenlet mindkét oldalát a²-vel csökkentjük, a következőt kapjuk:

Ennek eredményeként az új homokszint lesz h = 10/4 = 2,5 cm.

2. feladat.

Az ABCDA₁B₁C₁D₁ szabályos prizma. Ismeretes, hogy BD = AB₁ = 6√2. Határozza meg a test teljes felületét.

Az ismert elemek könnyebb megértése érdekében rajzolhat egy ábrát.

Mivel szabályos prizmáról beszélünk, megállapíthatjuk, hogy az alap egy 6√2 átlójú négyzet. Az oldallap átlója azonos értékű, ezért oldal arc négyzet alakú is, megegyezik az alappal. Kiderült, hogy mindhárom méret - hosszúság, szélesség és magasság - egyenlő. Megállapíthatjuk, hogy az ABCDA₁B₁C₁D₁ egy kocka.

Bármely él hosszát az ismert átlón keresztül határozzuk meg:

a = d / √2 = 6√2 / √2 = 6

A teljes felületet a kocka képlete határozza meg:

Teljes = 6a² = 6 6² = 216

3. feladat.

A szoba felújítás alatt áll. Ismeretes, hogy a padlója négyzet alakú, 9 m² területű. A szoba magassága 2,5 m Mennyibe kerül a legalacsonyabb egy szoba tapétázása, ha 1 m² 50 rubel?

Mivel a padló és a mennyezet négyzetek, azaz szabályos négyszögek, falai pedig vízszintes felületekre merőlegesek, megállapíthatjuk, hogy szabályos prizmáról van szó. Meg kell határozni az oldalsó felületének területét.

A szoba hossza a a = √9 = 3 m.

A teret tapéta borítja Oldal = 4 3 2,5 = 30 m².

A legalacsonyabb tapéta költség ebben a szobában lesz 50 30 = 1500 rubel.

Így a téglalap alakú prizma feladatok megoldásához elegendő egy négyzet és egy téglalap területének és kerületének kiszámítása, valamint a térfogat és a felület meghatározására szolgáló képletek ismerete.