U ovoj lekciji svi će moći da prouče temu "Pravougaona kutija". Na početku lekcije ponovit ćemo šta su proizvoljni i ravni paralelepipedi, podsjetiti se na svojstva njihovih suprotnih strana i dijagonala paralelepipeda. Zatim ćemo razmotriti šta je kvadar i razmotriti njegova glavna svojstva.
Tema: Okomitost pravih i ravni
Lekcija: Kuboid
Površina sastavljena od dva jednaka paralelograma ABCD i A 1 B 1 C 1 D 1 i četiri paralelograma ABB 1 A 1, BCC 1 B 1, CDD 1 C 1, DAA 1 D 1 naziva se paralelepiped(Sl. 1).
Rice. 1 paralelepiped
To jest: imamo dva jednaka paralelograma ABCD i A 1 B 1 C 1 D 1 (baze), oni leže u paralelnim ravnima tako da su bočne ivice AA 1, BB 1, DD 1, CC 1 paralelne. Tako se zove površina sastavljena od paralelograma paralelepiped.
Dakle, površina paralelepipeda je zbir svih paralelograma koji čine paralelopiped.
1. Suprotne strane paralelepipeda su paralelne i jednake.
(cifre su jednake, odnosno mogu se kombinovati preklapanjem)
Na primjer:
ABCD \u003d A 1 B 1 C 1 D 1 (jednaki paralelogrami po definiciji),
AA 1 B 1 B \u003d DD 1 C 1 C (budući da su AA 1 B 1 B i DD 1 C 1 C suprotne strane paralelepipeda),
AA 1 D 1 D \u003d BB 1 C 1 C (budući da su AA 1 D 1 D i BB 1 C 1 C suprotne strane paralelepipeda).
2. Dijagonale paralelepipeda se sijeku u jednoj tački i dijele tu tačku.
Dijagonale paralelepipeda AC 1, B 1 D, A 1 C, D 1 B seku se u jednoj tački O, a svaka dijagonala je podijeljena na pola ovom tačkom (slika 2).
Rice. 2 Dijagonale paralelepipeda sijeku i sijeku presječnu točku.
3. Postoje tri četvorke jednakih i paralelnih ivica paralelepipeda: 1 - AB, A 1 B 1, D 1 C 1, DC, 2 - AD, A 1 D 1, B 1 C 1, BC, 3 - AA 1, BB 1, SS 1, DD 1.
Definicija. Paralelepiped se naziva pravim ako su njegove bočne ivice okomite na osnovice.
Neka bočna ivica AA 1 bude okomita na osnovu (slika 3). To znači da je prava AA 1 okomita na prave AD i AB, koje leže u ravni baze. I, stoga, pravokutnici leže u bočnim stranama. A baze su proizvoljni paralelogrami. Označimo, ∠BAD = φ, ugao φ može biti bilo koji.
Rice. 3 Desna kutija
Dakle, desna kutija je kutija u kojoj su bočne ivice okomite na osnove kutije.
Definicija. Paralelepiped se naziva pravougaonim, ako su njegove bočne ivice okomite na osnovu. Osnove su pravokutnici.
Paralelepiped AVSDA 1 V 1 S 1 D 1 je pravougaonog oblika (slika 4) ako:
1. AA 1 ⊥ ABCD (bočna ivica je okomita na ravan osnove, odnosno pravi paralelepiped).
2. ∠BAD = 90°, tj. osnova je pravougaonik.
Rice. 4 Kuboid
Pravougaona kutija ima sva svojstva proizvoljnog okvira. Ali postoje dodatna svojstva koja su izvedena iz definicije kvadra.
dakle, kuboid je paralelepiped čije su bočne ivice okomite na osnovu. Osnova kvadra je pravougaonik.
1. U kvadru, svih šest lica su pravokutnici.
ABCD i A 1 B 1 C 1 D 1 su pravokutnici po definiciji.
2. Bočna rebra su okomita na osnovu. To znači da su sve bočne strane kvadra pravokutnici.
3. Svi diedarski uglovi kvadra su pravi uglovi.
Razmotrimo, na primjer, diedarski ugao pravougaonog paralelepipeda sa ivicom AB, tj. diedarski ugao između ravnina ABB 1 i ABC.
AB je ivica, tačka A 1 leži u jednoj ravni - u ravni ABB 1, a tačka D u drugoj - u ravni A 1 B 1 C 1 D 1. Tada se razmatrani diedarski ugao može označiti i na sljedeći način: ∠A 1 AVD.
Uzmite tačku A na rubu AB. AA 1 je okomita na ivicu AB u ravni ABB-1, AD je okomita na ivicu AB u ravni ABC. Dakle, ∠A 1 AD je linearni ugao datog diedralnog ugla. ∠A 1 AD \u003d 90 °, što znači da je diedralni ugao na ivici AB 90 °.
∠(ABB 1, ABC) = ∠(AB) = ∠A 1 ABD= ∠A 1 AD = 90°.
Slično se dokazuje da su svaki diedarski uglovi pravougaonog paralelepipeda pravi.
Kvadrat dijagonale kvadra jednak je zbroju kvadrata njegove tri dimenzije.
Bilješka. Dužine tri ivice koje izlaze iz istog vrha kvadra su mjere kvadra. Ponekad se nazivaju dužina, širina, visina.
Dato: ABCDA 1 B 1 C 1 D 1 - pravougaoni paralelepiped (slika 5).
Dokaži: .
Rice. 5 Kuboid
dokaz:
Prava CC 1 je okomita na ravan ABC, a time i na pravu AC. Dakle, trougao CC 1 A je pravougli trougao. Prema Pitagorinoj teoremi:
Razmotrimo pravougli trougao ABC. Prema Pitagorinoj teoremi:
Ali BC i AD su suprotne strane pravougaonika. Dakle BC = AD. onda:
Jer , A , To. Pošto je CC 1 = AA 1, ono što je trebalo dokazati.
Dijagonale pravougaonog paralelepipeda su jednake.
Označimo dimenzije paralelepipeda ABC kao a, b, c (vidi sliku 6), tada AC 1 = CA 1 = B 1 D = DB 1 =
Paralelepiped je prizma čije su osnove paralelogrami. U ovom slučaju, sve ivice će paralelograma.
Svaki paralelepiped se može posmatrati kao prizma na tri različita načina, pošto se svaka dva suprotna lica mogu uzeti kao baze (na slici 5 lica ABCD i A "B" C "D", ili ABA "B" i CDC "D" , ili BC "C" i ADA "D").
Telo koje se razmatra ima dvanaest ivica, četiri jednake i paralelne jedna s drugom.
Teorema 3
. Dijagonale paralelepipeda se sijeku u jednoj tački, koja se poklapa sa središtem svakog od njih.
Paralelepiped ABCDA"B"C"D" (slika 5) ima četiri dijagonale AC", BD", CA, DB". Moramo dokazati da se sredine bilo koje dvije od njih, na primjer, AC i BD, poklapaju. To proizilazi iz činjenice da je lik ABC "D", koji ima jednake i paralelne stranice AB i C "D", paralelogram .
Definicija 7
. Pravi paralelepiped je paralelepiped koji je ujedno i prava prizma, odnosno paralelepiped čije su bočne ivice okomite na ravan osnove.
Definicija 8
. Pravougaoni paralelepiped je pravi paralelepiped čija je osnova pravougaonik. U ovom slučaju, sva njegova lica bit će pravokutnici.
Pravougaoni paralelepiped je prava prizma, bez obzira koju njegovu stranu uzmemo za osnovu, jer je svaki njegov rub okomit na rubove koji izlaze iz istog vrha s njim, pa će stoga biti okomit na ravnine lica definisan ovim ivicama. Nasuprot tome, ravna, ali ne pravougaona kutija se može posmatrati kao prava prizma na samo jedan način.
Definicija 9
. Duljine tri ivice kvadra, od kojih nijedna dva nisu međusobno paralelna (na primjer, tri ivice koje izlaze iz istog vrha), nazivaju se njegove dimenzije. Dva |pravougaona paralelepipeda koji imaju odgovarajuće jednake dimenzije očito su jedna drugoj.
Definicija 10
Kocka je pravougaoni paralelepiped čije su sve tri dimenzije jednake jedna drugoj, tako da su sve njene površine kvadrati. Dvije kocke čije su ivice jednake su jednake. 
Definicija 11
. Kosi paralelepiped kod kojeg su sve ivice jednake, a uglovi svih strana jednaki ili komplementarni naziva se romboedar.
Sva lica romboedra su jednaki rombovi. (Oblik romboedra ima neke kristale od velike važnosti, na primjer, kristale islandskog šparta.) U romboedru se može naći takav vrh (pa čak i dva suprotna vrha) da su svi uglovi koji se nalaze uz njega jednaki jedan drugom .
Teorema 4
. Dijagonale pravougaonog paralelepipeda jednake su jedna drugoj. Kvadrat dijagonale jednak je zbroju kvadrata tri dimenzije.
U pravougaonom paralelepipedu ABCDA "B" C "D" (slika 6), dijagonale AC "i BD" su jednake, jer je četvorougao ABC "D" pravougaonik (prava AB je okomita na ravan BC "C" , u kojem se nalazi BC").
Osim toga, AC" 2 =BD" 2 = AB2+AD" 2 na osnovu teoreme o kvadratu hipotenuze. Ali na osnovu iste teoreme AD" 2 = AA" 2 + +A"D" 2; stoga imamo:
AC "2 \u003d AB 2 + AA" 2 + A "D" 2 \u003d AB 2 + AA "2 + AD 2.
U geometriji, ključni koncepti su ravan, tačka, linija i ugao. Koristeći ove termine, može se opisati bilo koja geometrijska figura. Poliedri se obično opisuju u terminima jednostavnijih oblika koji leže u istoj ravni, kao što su krug, trokut, kvadrat, pravougaonik itd. U ovom članku ćemo razmotriti što je paralelepiped, opisati vrste paralelepipeda, njegova svojstva, od kojih elemenata se sastoji, a također ćemo dati osnovne formule za izračunavanje površine i volumena za svaku vrstu paralelepipeda.
Definicija
Paralelepiped u trodimenzionalnom prostoru je prizma, čije su sve strane paralelogrami. Prema tome, može imati samo tri para paralelnih paralelograma ili šest lica.
Da biste vizualizirali kutiju, zamislite običnu standardnu ciglu. Cigla je dobar primjer kvadra koji čak i dijete može zamisliti. Drugi primjeri su višespratne montažne kuće, ormari, spremnici za skladištenje hrane odgovarajućeg oblika, itd.
Sorte figure
Postoje samo dvije vrste paralelepipeda:
- Pravougaona, čije su sve bočne strane pod uglom od 90 o u odnosu na osnovu i pravougaone su.
- Nagnute, čije se bočne strane nalaze pod određenim uglom u odnosu na bazu.
Na koje elemente se ova figura može podijeliti?
- Kao iu svakoj drugoj geometrijskoj figuri, u paralelepipedu, bilo koje 2 lica sa zajedničkim rubom nazivaju se susjednim, a one koje ga nemaju nazivaju se paralelnim (na osnovu svojstva paralelograma koji ima parno paralelne suprotne strane).
- Vrhovi paralelepipeda koji ne leže na istoj površini nazivaju se suprotni vrhovi.
- Segment koji povezuje takve vrhove je dijagonala.
- Dužine tri ivice kvadra koje se spajaju u jednom vrhu su njegove dimenzije (odnosno, njegova dužina, širina i visina).
Svojstva oblika
- Uvijek se gradi simetrično u odnosu na sredinu dijagonale.
- Točka presjeka svih dijagonala dijeli svaku dijagonalu na dva jednaka segmenta.
- Suprotne strane su jednake po dužini i leže na paralelnim linijama.
- Ako zbrojite kvadrate svih dimenzija kutije, rezultirajuća vrijednost će biti jednaka kvadratu dužine dijagonale.
Formule za proračun
Formule za svaki pojedinačni slučaj paralelepipeda bit će različite.
Za proizvoljni paralelepiped, tačna je tvrdnja da je njegov volumen jednak apsolutnoj vrijednosti trostrukog skalarnog proizvoda vektora triju strana koji izlaze iz jednog vrha. Međutim, ne postoji formula za izračunavanje zapremine proizvoljnog paralelepipeda.
Za pravougaoni paralelepiped primjenjuju se sljedeće formule:
- V=a*b*c;
- Sb=2*c*(a+b);
- Sp=2*(a*b+b*c+a*c).
- V je zapremina figure;
- Sb - bočna površina;
- Sp - ukupna površina;
- a - dužina;
- b - širina;
- c - visina.
Drugi poseban slučaj paralelepipeda u kojem su sve strane kvadrati je kocka. Ako je bilo koja strana kvadrata označena slovom a, tada se za površinu i volumen ove figure mogu koristiti sljedeće formule:
- S=6*a*2;
- V=3*a.
- S je površina figure,
- V je zapremina figure,
- a - dužina lica figure.
Posljednja vrsta paralelepipeda koju razmatramo je ravan paralelepiped. Koja je razlika između kvadra i kvadra, pitate se. Činjenica je da osnova pravokutnog paralelepipeda može biti bilo koji paralelogram, a osnova ravne može biti samo pravougaonik. Ako obim osnove, jednak zbroju dužina svih stranica, označimo kao Po, a visinu označimo kao h, imamo pravo koristiti sljedeće formule za izračunavanje volumena i površina punog i bočnog površine.
Definicija
poliedar nazvat ćemo zatvorenu površinu sastavljenu od poligona i koja ograničava neki dio prostora.
Segmenti koji su stranice ovih poligona nazivaju se rebra poliedar, i sami poligoni - lica. Vrhovi poligona se nazivaju vrhovi poliedra.
Razmotrit ćemo samo konveksne poliedre (ovo je poliedar koji se nalazi na jednoj strani svake ravnine koja sadrži lice).
Poligoni koji čine poliedar čine njegovu površinu. Dio prostora omeđen datim poliedrom naziva se njegova unutrašnjost.
Definicija: prizma
Razmotrimo dva jednaka poligona \(A_1A_2A_3...A_n\) i \(B_1B_2B_3...B_n\) smještena u paralelnim ravninama tako da segmenti \(A_1B_1, \A_2B_2, ..., A_nB_n\) su paralelne. Poliedar formiran od poligona \(A_1A_2A_3...A_n\) i \(B_1B_2B_3...B_n\) , kao i od paralelograma \(A_1B_1B_2A_2, \A_2B_2B_3A_3, ...\), naziva se (\(n\)-ugalj) prizma.
Poligoni \(A_1A_2A_3...A_n\) i \(B_1B_2B_3...B_n\) se nazivaju osnove prizme, paralelogram \(A_1B_1B_2A_2, \A_2B_2B_3A_3, ...\)– bočne strane, segmenti \(A_1B_1, \A_2B_2, \ ..., A_nB_n\)- bočna rebra.
Dakle, bočne ivice prizme su paralelne i jednake jedna drugoj.
Razmotrimo primjer - prizmu \(A_1A_2A_3A_4A_5B_1B_2B_3B_4B_5\), čija je osnova konveksan pentagon.
Visina Prizma je okomita iz bilo koje tačke jedne baze na ravan druge baze.
Ako bočne ivice nisu okomite na bazu, onda se takva prizma naziva koso(Sl. 1), inače - ravno. Za ravnu prizmu, bočne ivice su visine, a bočne strane su jednaki pravokutnici.
Ako pravilni mnogokut leži u osnovi prave prizme, tada se prizma naziva ispravan.
Definicija: koncept volumena
Jedinica zapremine je jedinična kocka (kocka dimenzija \(1\puta1\put1\) jedinica\(^3\) , gde je jedinica neka jedinica mere).
Možemo reći da je volumen poliedra količina prostora koju ovaj poliedar ograničava. Inače: to je vrijednost čija brojčana vrijednost pokazuje koliko puta se jedinična kocka i njeni dijelovi uklapaju u dati poliedar.
Volumen ima ista svojstva kao i površina:
1. Zapremine jednakih figura su jednake.
2. Ako je poliedar sastavljen od nekoliko poliedara koji se ne seku, onda je njegov volumen jednak zbiru zapremina ovih poliedara.
3. Volumen je nenegativna vrijednost.
4. Zapremina se mjeri u cm\(^3\) (kubnim centimetrima), m\(^3\) (kubnim metrima) itd.
Teorema
1. Površina bočne površine prizme jednaka je proizvodu obima osnove i visine prizme.
Bočna površina je zbir površina bočnih površina prizme.
2. Zapremina prizme jednaka je umnošku površine osnove i visine prizme: \
Definicija: kutija
Paralelepiped To je prizma čija je osnova paralelogram.
Sve strane paralelepipeda (njihove \(6\) : \(4\) bočne površine i \(2\) baze) su paralelogrami, a suprotne strane (paralelne jedna drugoj) su jednaki paralelogrami (slika 2).
Dijagonala kutije je segment koji povezuje dva vrha paralelepipeda koji ne leže u istoj strani (njihov \(8\) : \(AC_1, \A_1C, \BD_1, \B_1D\) itd.).
kuboid je pravi paralelepiped sa pravougaonikom u osnovi.
Jer je pravi paralelepiped, tada su bočne strane pravokutnici. Dakle, općenito, sva lica pravokutnog paralelepipeda su pravokutnici.
Sve dijagonale kvadra su jednake (ovo proizilazi iz jednakosti trokuta \(\trokut ACC_1=\trokut AA_1C=\trokut BDD_1=\trokut BB_1D\) itd.).
Komentar
Dakle, paralelepiped ima sva svojstva prizme.
Teorema
Površina bočne površine pravokutnog paralelepipeda jednaka je \
Ukupna površina pravougaonog paralelepipeda je \
Teorema
Zapremina kvadra jednaka je proizvodu tri njegove ivice koje izlaze iz jednog vrha (tri dimenzije kvadra): \
Dokaz
Jer za pravougaoni paralelepiped, bočne ivice su okomite na osnovu, tada su i njegove visine, odnosno \(h=AA_1=c\) osnova je pravougaonik \(S_(\text(main))=AB\cdot AD=ab\). Odatle dolazi formula.
Teorema
Dijagonala \(d\) kvadra se traži po formuli (gdje su \(a,b,c\) dimenzije kvadra)\
Dokaz
Razmotrite sl. 3. Jer osnova je pravougaonik, tada je \(\trougao ABD\) pravougaonik, dakle, prema Pitagorinoj teoremi \(BD^2=AB^2+AD^2=a^2+b^2\) .
Jer onda su sve bočne ivice okomite na baze \(BB_1\perp (ABC) \Strelica desno BB_1\) okomito na bilo koju pravu u ovoj ravni, tj. \(BB_1\perp BD\) . Dakle, \(\trougao BB_1D\) je pravougaonik. Zatim po Pitagorinoj teoremi \(B_1D=BB_1^2+BD^2=a^2+b^2+c^2\), thd.
Definicija: kocka
Kocka je pravougaoni paralelepiped čije su sve strane jednake kvadrate.
Dakle, tri dimenzije su jednake jedna drugoj: \(a=b=c\) . Dakle, sljedeće su istinite
Teoreme
1. Zapremina kocke sa rubom \(a\) je \(V_(\text(cube))=a^3\) .
2. Dijagonala kocke se traži po formuli \(d=a\sqrt3\) .
3. Ukupna površina kocke \(S_(\text(pune iteracije kocke))=6a^2\).
Paralelogram na grčkom znači ravan. Paralelepiped je prizma čija je osnova paralelogram. Postoji pet vrsta paralelograma: kosi, ravni i pravougaoni paralelogram. Kocka i romboedar takođe pripadaju paralelepipedu i njegova su raznolikost.
Prije nego pređemo na osnovne koncepte, dajmo neke definicije:
- Dijagonala paralelepipeda je segment koji spaja vrhove paralelepipeda koji su jedan naspram drugog.
- Ako dva lica imaju zajedničku ivicu, onda ih možemo nazvati susjednim rubovima. Ako nema zajedničkog ruba, onda se lica nazivaju suprotnim.
- Dva vrha koja ne leže na istoj površini nazivaju se suprotna.
Koja su svojstva paralelepipeda?
- Lica paralelepipeda koji leže na suprotnim stranama su međusobno paralelna i jednaka.
- Ako povučete dijagonale od jednog vrha do drugog, tada će ih presjek ovih dijagonala podijeliti na pola.
- Stranice paralelepipeda koji leže pod istim uglom u odnosu na bazu bit će jednake. Drugim riječima, uglovi kosmjernih stranica bit će međusobno jednaki.
Koje su vrste paralelepipeda?
Sada hajde da shvatimo šta su paralelepipedi. Kao što je gore spomenuto, postoji nekoliko vrsta ove figure: ravan, pravokutni, kosi paralelepiped, kao i kocka i romboedar. Po čemu se razlikuju jedni od drugih? Sve se radi o ravnima koje ih formiraju i uglovima koje formiraju.
Pogledajmo pobliže svaki od navedenih tipova paralelepipeda.
- Kao što naziv govori, kosi okvir ima koso lice, odnosno ona lica koja nisu pod uglom od 90 stepeni u odnosu na bazu.
- Ali za pravi paralelepiped, ugao između baze i lica je samo devedeset stepeni. Iz tog razloga ova vrsta paralelepipeda ima takvo ime.
- Ako su sva lica paralelepipeda isti kvadrati, onda se ova figura može smatrati kockom.
- Pravougaoni paralelepiped je dobio ime po ravnima koje ga formiraju. Ako su svi pravokutnici (uključujući bazu), onda je to kvadar. Ova vrsta paralelepipeda nije tako česta. Na grčkom, romboedar znači lice ili osnova. Ovo je naziv trodimenzionalne figure, u kojoj su lica rombovi.
Osnovne formule za paralelepiped
Zapremina paralelepipeda jednaka je umnošku površine baze i njegove visine okomite na bazu.
Površina bočne površine bit će jednaka umnošku perimetra baze i visine.
Poznavajući osnovne definicije i formule, možete izračunati osnovnu površinu i volumen. Možete odabrati bazu po svom izboru. Međutim, u pravilu se kao osnova koristi pravougaonik.