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 SAтвірною, відрізок SOвисотою , 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  SOвисота 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.