Категорія: Геометрія 9 клас
Призма. Площа поверхні та об’єм
Фігури, які вивчає стереометрія, називають тілами. Наочно тіло уявляють як частину простору, зайняту фізичним тілом і обмежену поверхнею.
Многогранником називається тіло (частина простору), обмежене скінченною кількістю плоских многокутників. Многокутники, які обмежують многогранник, називають його гранями, їх сторони — ребрами, а вершини — вершинами многогранника.
Многогранник, дві грані якого — рівні n-кутники з відповідно паралельними сторонами, а всі інші п граней — паралелограми, називається n-кутною призмою.
Рівні n-кутники призми називаються основами, а паралелограми — бічними гранями, сторони основи — ребрами основи, інші ребра — бічними ребрами.
В призмі ABCD A1B1C1D1: ABCD, A1B1C1D1 — основи; АA1, ВВ1, СС1, DD1 — бічні ребра; АВ, ВС, CD, AD, А1В1, В1С1, С1D1, A1D1 — ребра основи.
Призма називається прямою, якщо її бічні ребра перпендикулярні до основи.
Пряма призма називається правильною, якщо в її основі лежить правильний многокутник. Бічними гранями прямої призми є прямокутники.
Площа поверхні та об’єм прямої призми
Площа бічної поверхні прямої призми дорівнює добутку периметра її основи на висоту (довжину бічного ребра):
Sб = Р ∙ H.
Площа повної поверхні призми: Sп= S6ічн + 2Sосн.
Об’єм прямої призми дорівнює добутку площі її основи на висоту (довжину бічного ребра):
V = S ∙ H.
Піраміда. Площа поверхні та об’єм
п-кутпною пірамідою називається многогранник, одна грань якого — довільний п-кутник, а всі інші п граней — трикутники, що мають спільну вершину.
Спільну вершину трикутних граней називають вершиною піраміди, протилежну їй грань — основою, а всі інші грані — бічними гранями піраміди. Відрізки, що сполучають вершину піраміди з вершинами основи, називають бічними ребрами. Перпендикуляр, опущений із вершини піраміди на площину її основи, називають висотою піраміди.
У чотирикутній піраміді SABCD точка S — її вершина, ABCD — основа; SA, SB, SC, SD — бічні ребра; АВ, ВС, CD, AD — ребра основи; SO — висота піраміди.
Трикутну піраміду називають також тетраедром. Суму площ усіх бічних граней піраміди називають площею бічної поверхні піраміди.
Піраміда називається правильною, якщо її основою є правильний многокутник, а основа висоти збігається з центром цього многокутника.
Усі бічні ребра правильної піраміди рівні, усі бічні грані — рівні рівнобедрені трикутники. Висота бічної грані правильної піраміди, проведена з її вершини, називається апофемою. SF — апофема.
Площа поверхні та об’єм піраміди
Площа бічної поверхні правильної піраміди дорівнює добутку півпериметра її основи на апофему: Sб = pm, де p — півпериметр, m — апофема.
Площа повної поверхні піраміди дорівнює сумі площ бічної бічної поверхні та основи: Sп = Sб + Sосн.
Об’єм піраміди дорівнює третині добутку площі її основи на висоту: V = Sосн ∙ H.
Циліндр. Площа поверхні та об’єм
Прямим круговим циліндром називається тіло, утворене обертанням прямокутника навколо його сторони.
На малюнку зображено циліндр, утворений обертанням плоского прямокутника О1ABО навколо прямої ОО1 — осі циліндра.
Сторони ОА і O1B описують рівні круги, які лежать у паралельних площинах і називаються основами циліндра. Радіуси кругів називаються радіусами циліндра.
Сторона АВ описує поверхню, яка називається бічною поверхнею циліндра. Відрізки бічної поверхні, які паралельні й дорівнюють АВ, називаються твірними циліндра.
Висотою циліндра називається відрізок, перпендикулярний до основ, циліндра, кінці якого належать основам. Висота циліндра дорівнює його твірній.
Осьовий переріз циліндра — прямокутник зі сторонами, що дорівнюють висоті циліндра й діаметру його основи. ABCD — осьовий переріз циліндра.
Поверхня циліндра складається з двох рівних основ і бічної поверхні.
Якщо поверхню циліндра розрізати по колах основ і одній із твірних, а потім розгорнути на площині, то дістанемо розгортку циліндра. Вона складається з прямокутника, сторони якого дорівнюють довжині кола основ і висоті циліндра, і двох кругів, що є основами циліндра.
Площею бічної і повної поверхні циліндра називають площу розгортки бічної і повної поверхонь.
Площа поверхні та об’єм циліндра
Площа бічної поверхні циліндра: Sб = 2πRH.
Площа повної поверхні циліндра:
Sп = Sб + 2Sосн ,
Sп = 2πRH + 2πR2 = 2πR(H + R).
Об’єм циліндра дорівнює добутку площі його основи на висоту
V = Sосн ∙ H,
V = πR2H.
Конус. Площа поверхні та об’єм
Прямим круговим конусом називається тіло, утворене обертанням плоского прямокутного трикутника навколо одного із його катетів.
Якщо прямокутний трикутник SAO обертається навколо катета SO, то його гіпотенуза описує бічну поверхню, а катет ОА — круг — основу конуса. Радіус цього круга називається радіусом конуса; точка S — вершиною, відрізок SA — твірною, відрізок SO — висотою , пряма SO — віссю конуса.
Осьовий переріз конуса — переріз конуса площиною, яка проходить через його вісь. Усі осьові перерізи конуса — рівні між собою рівнобедрені трикутники. На малюнку ΔSAB — осьовий переріз конуса (SA = SB). Висотою конуса називається перпендикуляр, опущений з його вершини на площину основи.
У прямого кругового конуса основа висоти збігається з центром основи. На малюнку SO — висота конуса.
Розгорткою бічної поверхні конуса є круговий сектор, радіус якого дорівнює твірній конуса, а довжина дуги сектора — довжині кола основи конуса.
Площею бічної поверхні конуса будемо вважати площу її розгортки.
Площа поверхні та об’єм конуса
Площа бічної поверхні конуса дорівнює добутку половини довжини кола основи на твірну: Sб = πRl.
Площею повної поверхні конуса називається сума площ бічної поверхні та основи. Для обчислення площі повної поверхні конуса Sп одержуємо:
Sп = Sб + Sосн ,
Sп = πRl + πR2 = πR(l + R).
Об’єм конуса дорівнює третині добутку площі його основи на висоту:
V = Sосн ∙ H,
V = πR2H .
Куля. Площа поверхні та об’єм
Кулею називається тіло, утворене обертанням круга навколо діаметра.
Сферою називається фігура, утворена обертанням кола навколо діаметра.
Можна дати й інші означення сфери і кулі.
Сферою називається поверхня, яка складається з усіх точок простору, що розташовані на даній відстані (яка називається радіусом) від даної точки (яка називається центром).
Відрізок, який сполучає центр сфери з точкою сфери, називається радіусом сфери. Відрізок, який сполучає дві точки сфери і проходить через центр сфери, називається діаметром сфери. На малюнку точка О — центр сфери, ОА, ОВ — радіуси сфери, АВ — діаметр сфери.
Кулею називається тіло, що складається з усіх точок простору, які розташовані від даної точки на відстані, не більшій за дану. Ця точка називається центром кулі, а дана відстань — радіусом кулі.
Площина, яка проходить через центр кулі (сфери), називається діаметральною площиною.
Переріз кулі (сфери) діаметральною площиною називаються великим кругом (великим колом).
Площа поверхні й об’єм кулі
Площа сфери в 4 рази більша від площі великого круга. Отже, якщо радіус сфери — R, то її площа: S = 4πR2.
Об’єм кулі обчислюється за формулою V = πR3.