Как найти диаметр основания призмы

ЗАДАНИЕ 9 «ПРОЕКЦИОННОЕ ЧЕРЧЕНИЕ»

Образец выполнения задания представлен в приложении 7.

Построить три изображения предмета по его описанию. Выполнить необходимые разрезы и сечения. Предмет изобразить с двумя отверстиями — призматическим и цилиндрическим. Работу выполнить на формате А3.

УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЯ.

1. Построив три вида внешней формы предмета, рекомендуется выполнить на главном виде призматическое отверстие по форме и размерам, приведенным в таблице. Затем построить тонкими линиями проекции этого отверстия на видах сверху и сбоку. После этого построить проекции цилиндрического отверстия, начав построение с вида сверху.

2. После построения трек видов нужно выполнить разрезы. При заданных формах предмета потребуется выполнять три разреза — горизонтальный, фронтальный и профильный. Правила обозначения и изображения разрезов должны соответствовать ГОСТ 2.305-68. При симметричных изображениях следует соединить половину разреза с половиной вида. При этом на виде не показывают штриховыми линиями внутренний контур.

3. После построения изображений надо нанести размеры в соответствии с ГОСТ 2.307-68. Обратите внимание на то, что ни один из размеров не должен повториться на других изображениях.

4. Заключительный этап выполнения задания — построение сечения.

Практическая часть курса начертательной геометрии при заочной форме обучения состоит из контрольных работ (стр. 14 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Продолжение приложения 3

Рис. 15 (окончание)

Внешняя форма предмета

Шестиугольная правильная призма. Диаметр окружнocти, описанной вокруг шестиугольника основания, равен 90 мм. Две вершины основания лежат на горизонтальной оси симметрии. Высота призмы 100 мм.

Сквозное отверстие с вертикально расположенной осью, проходящей через центр шестиугольника. Диаметр отверстия 30 мм

Пятиугольная правильная призма. Пятиугольник основания вписан в окружность диаметром 90 мм. Одна из вершин пятиугольника лежит на вертикальной оси симметрии основания и является ближaйшей к глазу наблюдателя. Высота призмы 100 мм.

Диаметр отверстия 30 мм. Вертикально расположенная ось проходит через центр пятиугольника

Четырехугольная правильная призма. Сторона основания квадрата 70 мм. Вершины квадрата лежат на горизонтальной и вертикальной осях симметрии основания. Высота призмы 100 мм.

Диаметр отверстия 25 мм. Вертикально расположенная ось проходит через центр квадрата

Прямой круговой цилиндр. Диаметр основания 90 мм. Высота цилиндра 100 мм.

Вертикально расположенное отверстие диаметром 25 мм проходит до верхней плоскости призматического отверстия

Сфера диаметром 100 мм. На высоте 30 мм от экватора сфера срезана горизонтальной плоскостью

Сквозное отверстие диаметром 30 мм. Ось отверстия совпадает с вертикальной осью сферы

Четырехугольная правильная призма. Сторона квадрата основания 70 мм. Вершины квадрата лежат на горизонтальной и вертикальной осях симметрии основания. Высота призмы 100 мм.

Сквозное отверстие диаметром 30 мм. Вертикально расположенная ось отверстия проходит через центр квадрата

Продолжение таблицы 1

Шестиугольная правильная призма Диаметр окружнocти, вписанной в шестиугольник основания, равен 80 мм. Две вершины основания лежат на вертикальной оси симметрии. Высота призмы 100 мм.

Сквозное отверстие диаметром 25 мм. Вертикально расположенная ось отверстия проходит через центр шестиугольника

Сфера диаметром 100 мм. На уровне 30 мм под экватором сфера срезана горизонтальной плоскостью

Сквозное отверстие диаметром 25 мм. Ось отверстия совпадает с вертикальной осью сферы

Пятиугольная правильная призма. Пятиугольник основания вписан в окружность диаметром 90 мм. Одна из вершин пятиугольника лежит на вертикальной оси симметрии основания и является ближaйшей к глазу наблюдателя. Высота100 мм.

Сквозное отверстие диаметром 25 мм. Вертикально расположенная ось проходит через центр пятиугольника

Прямой круговой цилиндр. Диаметр основания 90 мм. Высота цилиндра 100 мм.

Вертикально расположенное отверстие диаметром 30 мм проходит до верхней плоскости призматического отверстия

Окончание приложения 5

Размеры отверстия и расположение его от нижнего основания предмета (или центра сферы)

Правильная шестиугольная призма — свойства, признаки и формулы

Одним из фундаментальных объектов в геометрии является многоугольник. Если рассматривать фигуру в трёхмерном пространстве, то с помощью двух таких геометрических тел с шестью углами можно построит правильную шестиугольную призму. При этом боковые грани обязательно будут прямоугольниками. По своему виду такая фигура напоминает пчелиные соты, поэтому она и интересна для изучения архитекторам и математикам.

Общие сведения

Призма представляет собой многогранную объёмную фигуру. Две стороны её всегда конгруэнтные (равные) и расположены относительно друг друга в параллельных плоскостях. Остальные же грани являются параллелограммами и формируют общие боковые основания с параллельными поверхностями. Четырёхугольники состоят из попарно равноудалённых прямых. Называют их боковыми гранями призмы. Оставшиеся же 2 многоугольника — основанием. По сути, фигура — это частный случай некругового цилиндра.

Кроме основания и граней, в состав стереофигуры входит:

• высота — прямая, перпендикулярная плоскостям, лежащим у основания многогранника;
• боковые рёбра — стороны, являющиеся общими для боковых граней;
• вершины — точки, принадлежащие сразу двум отрезкам и формирующим периметр геометрического тела;
• диагонали — отрезки, проходящие через 2 вершины, но при этом несвойственные одной грани;
• диагональные плоскости — пересекающие боковые рёбра и диагональ у основания.

Кроме этого, используются такие понятия, как диагональное и ортогональное сечение. Первое представляет собой параллелограмм, полученный при пересечении призмы и диагональной плоскости. Второе же — пересечение многогранника с плоскостью, перпендикулярной боковому ребру.

В зависимости от расположения стенок и вида основания, призмы разделяют на 3 типа. Прямой называют ту, где все грани — прямоугольники. Если у фигуры в основании находится правильный многоугольник, стереофигура считается правильной. Частным случаем её является полуправильная призма. В ней боковые грани образуют квадраты. Когда же у многогранника основания непараллельные, призму называют усечённой.

Полуправильный многогранник, имеющий 2 параллельных основания в виде правильных n-угольников, равных между собой, чьи грани представляют собой ломаную линию, называют антипризмой. В качестве примера такой фигуры можно привести октаэдр, икосаэдр и восьмиугольный октагон.

Свойства шестигранника

Правильную шестиугольную призму принято обозначать большими латинскими буквами: ABCDEFA1B1C1D1E1F1. Длину основания подписывают маленьким символом a, а длину боковой стороны h. К характеристикам фигуры относят площади основания, боковые грани, полную поверхность, объём многогранника. Всего у геометрического тела 8 граней, 18 рёбер и 12 вершин.

Для успешного вычисления различных параметров фигуры понадобится знать следующие формулы:

Площадь основания. Так как в основе тела лежат правильные шестиугольники, то, используя их свойства, можно получить формулу: S = (3 * a 2 * √ 3) / 2, где: а — сторона многоугольника.

Площадь полной поверхности. Определяется она из равенства: Sb = 6 * a * h + 2 * (3 * a 2 * √ 3) / 2. Из-за того, что площадь плоскости можно получить путём сложения сторон призмы и двух поверхностей её основания, а грань — прямоугольник (S прямоугольника = a * h), то указанная формула будет верной.

Объём. Он равняется произведению площади основания на высоту. Роль последней может играть ребро любой стороны, например, BB1. Учитывая сказанное, формулу можно записать так: V = S * BB 1 = ((3 √ 3) / 2) * (a 2 * h).

Если рассмотреть правильный шестиугольник, лежащий в основе призмы ABCDEF, и провести отрезки AB, CD, EF, у них будет общая точка пересечения. Для удобства обозначить её можно буквой O. Так как, в соответствии со свойствами, треугольники AOB, BOC, COD, DOE, EOF, FOA будут правильными, можно составить равенство: AO = OD = EO = OB = CO = OF = a .

Через точку М можно провести прямую AC и CF. Образованный ранее треугольник AEO будет равнобедренным. В нём отрезок AO равняется по величине OE. Значит, угол EOA будет развёрнутым и равняться 120 градусам. Используя свойства равнобедренного треугольника, можно записать: AE = a * √2 * (1 — cos EOA). То есть: AE = AC = √3 * a.

По аналогии можно найти и стороны: EA1, FB1, AC1, BD1, CE1, DF1. Так как AA1 = h, а из свойств правильной призмы следует, что угол EAA1 — прямой, длины сторон будут равны между собой, и их можно найти, используя формулу: √(AA1 2 + AE 2 )= √(h 2 + 3 * a) = 2 * a. Грань EB1 = FC1 = AD1 = BE1 = CF1 = DA1 = √(BB1 2 + BE 2 ) = √(h 2 + 4 *a) = √5 *a. Сторона FE1 = √(FE 2 + EE 2 ) = √(h 2 + a 2 ) = √2 *a.

Длины диагоналей призмы равняются сумме квадратов высоты и длины основания под корнем. Это легко доказать, если принять, что ЕЕ1 = h, а FE = a. Треугольник FEE1 прямоугольный, значит, FE = √(h 2 + a 2 ), что и следовало доказать.

Решение простого примера

Такого вида задачи обычно даются в учебниках по геометрии для выпускных классов средней школы. Решить их самостоятельно несложно, нужно только знать формулы и представлять, как выглядит та или иная фигура. При этом часто приходится использовать дополнительные построения. Вот один из таких типовых примеров.

Пусть имеется девятиугольная фигура, в которую вписана правильная шестиугольная призма со стандартным обозначением вершин. Сторона основания в ней составляет 4 см, а длина бокового ребра меньше её в 2 раза, то есть равняется 2. Необходимо вычислить расстояние от точки C1 до прямой, соединяющей вершины EF. По условию задачи в основании лежит геометрическое тело, у которого все стороны и углы равны, то есть фигура правильная.

Чтобы понять, что будет представлять искомая прямая, нужно изобразить призму на рисунке и на нём же начертить отрезок. Фактически это будет перпендикуляр, который и является вычисляемым расстоянием. Проекцией точки С1 будет вершина С. Из неё можно построить перпендикуляр, который ограничится точкой E. Таким образом, поставленная задача сводится к поиску длины отрезка C1E.

Найти длину прямой можно как гипотенузу прямоугольного треугольника С1СE. Треугольная фигура будет с прямым углом C. Из условия задачи отрезок С1С в два раза меньше ребра основания, а значит равен 2. Теперь осталось найти, чему равняется длина CE. Геометрическое тело CDE является равнобедренным. По условию CD = ED. Сумму углов шестиугольника можно найти по формуле е = 180 * (n — 2) = 180 * 4 = 720. Получается, что на каждый угол приходится по 120 градусов.

С вершины D можно опустить перпендикуляр DN на CE. Принимая во внимание свойства равнобедренного треугольника, высота DN будет медианной и биссектрисой. Следовательно, угол C равняется 30 градусов, так как CDH — прямоугольный.

Теперь можно найти СH. Сделать это возможно через косинус угла C: cos 30 = CH / CD. Отсюда: CH = 4 * p/2 = 2 √ 3. Так как CH = HE, сторона CE = 2 * 2 √3. К треугольнику CC1E можно применить теорему Пифагора: C1E 2 = C1C 2 + CE = 2 2 + (4 c3) 2 . C1E 2 = √ 52. Таким образом, искомый ответ можно записать так: C1E = 2√13.

Задача высокого уровня

Решение примеров повышенного уровня сложности предполагает не только хорошее понимание изучаемого материала, но и знание предыдущих тем. Понадобится вспомнить формулы для нахождения площадей и объёмов плоских фигур и их свойства. Вот пример одной из таких задач.

Пусть имеется шестиугольная объёмная фигура, у которой баковая грань равняется 6, а площадь основания 12. Нужно найти объём геометрического тела с вершинами в точках A, B1, C1, D1, E1, F1.

В таких задачах перед тем как непосредственно приступить к вычислениям, желательно использовать вспомогательный рисунок. На нём нужно изобразить фигуру в трёхмерной системе координат и подписать все её вершины.

Согласно условию, площадь основания Sabcde1f1 = 12, отрезок AA1 = 6. Так как фигура правильная, то все ребра у призмы буду равны. Чтобы найти, сколько будет составлять объём, понадобится обозначить многогранник. Для этого следует построить отрезки F1B, F1A, B1, E1A, D1A, C1A. Получившаяся фигура представляет собой пирамиду.

Формула для нахождения объёма пирамиды записывается так: V = h * S / 3. Её можно привести к виду: V = (AA1 * Sb1c1d1e1f1) / 3. Теперь нужно определить, чему же будет равняться площадь шестиугольника. Так как в основании призмы лежит правильная фигура с шестью углами, радиус описанной окружности будет совпадать с боковой стороной.

Таким образом, искомая площадь будет равняться шести поверхностям правильного треугольника. В свою очередь, его занимаемый размер можно определить как Sтр = (a * b) * sin / 2. Значит, площадь основания призмы равна: S = (6 * R * R * sin 60) / 2. Подставив заданное условием значение из формулы, можно выразить радиус: R 2 = (12 * 2) / 3 √ 3 = 8 /√3.

Площадь треугольника A1B1F1 находится как произведение сторон, умноженное на синус угла и разделённое на 2: S = (a * a * sin120) / 2 = a 2 * sin60 / 2 = (R 2 * √ 3/3) / 2. Подставив значение R, можно получить: S = (½) * (8 / √ 3) * (√3 / 2) = 2. Тогда площадь пятиугольника будет равняться разнице поверхностей шестиугольника и треугольника A1B1F1, то есть S = 12 — 2 = 10. Теперь можно будет подсчитать и объём пирамиды: Vab1c1d1e1f1 = (1 / 3) * 6 * 10 = 20. Задача решена.

[spoiler title=”источники:”]

http://pandia.ru/text/79/095/10486-14.php

http://sprint-olympic.ru/uroki/geometrija/99823-pravilnaia-shestiygolnaia-prizma-svoistva-priznaki-i-formyly.html

[/spoiler]

В данной публикации мы рассмотрим, как можно вычислить площадь поверхности правильной призмы разных видов (треугольной, четырехугольной и шестиугольной), а также, разберем примеры решения задач для закрепления материала.

Правильная призма – это прямая призма, основанием которой является правильный многоугольник. А прямой фигура является в том случае, если ее боковые грани перпендикулярны основаниям.

Формула площади правильной призмы

1. Общая формула

Площадь (S) полной поверхности призмы равна сумме площади ее боковой поверхности и двух площадей основания.

S_полн. = S_бок. + 2S_осн.

Площадь боковой поверхности прямой призмы равняется произведению периметра ее основания на высоту.

S_бок. = P_осн. ⋅ h

Формула периметра и площади основания правильной призмы зависит от вида многогранника. Ниже мы рассмотрим самые популярные виды.

2. Площадь правильной треугольной призмы

Основание: равносторонний треугольник.

3. Площадь правильной четырехугольной призмы

Основание: квадрат.

Примечание: Если высота правильной четырехугольной призмы равняется длине стороны ее основания, значит мы имеем дело с кубом, площадь одной грани которого равна a². А так как все шесть граней куба равны, то полная площадь его поверхности равняется 6a².

4. Площадь правильной шестиугольной призмы

Основание: правильный шестиугольник

Примеры задач

Задание 1:
Сторона правильной треугольной призмы равна 6 см, а ее высота – 8 см. Найдите полную площадь поверхности фигуры.

Решение:
Воспользуемся подходящей формулой, подставив в нее известные нам значения:

Задание 2:
Площадь полной поверхности правильной шестиугольной призмы составляет 400 см². Найдите ее высоту, если известно, что сторона основания равна 5 см.

Решение:
Выведем выражение для нахождения высоты призмы из формулы ее полной площади:

Определение призмы

Призма — многогранное тело, основаниями которого являются два равных многоугольника, лежащие в параллельных плоскостях. Остальными гранями являются параллелограммы.

Такие параллелограммы в призме называются боковыми.

Онлайн-калькулятор объема призмы

Призмы разделяют на некоторые типы:

1. Треугольная призма — у нее основания — треугольники;
2. Четырехугольная призма — у нее основания — четырехугольники;
3. Пентапризма — пятиугольная призма.

Деление, в общем, продолжается до бесконечности.

Виды призм

Прямая — у такой призмы боковые грани образуют с основаниями прямой угол.
Правильная — ее основанием является какой-либо правильный многоугольник.
Усеченной называется призма, у которой основания не параллельны друг другу.

Формула объема призмы

Объем прямой призмы находится так же, как и объем других многогранников — путем умножения площади основания на высоту.

Объем призмы

V=Sосн⋅hV=S_{text{осн}}cdot h

SоснS_{text{осн}} — площадь основания призмы;
hh — высота призмы.

Разберем задачу на нахождение объема прямой призмы.

Задача

Найти объем призмы, если ее основанием является равнобедренный треугольник с равными сторонами по 5 см5text{ см} и основанием в 6 см6text{ см}. Высота призмы равна 10 см10text{ см}.

Решение

a=5a=5
b=6b=6
h=10h=10

Вычисляем площадь основания. Нужно провести высоту в данном равнобедренном треугольнике. Тогда, по теореме Пифагора, получаем:

a2=l2+(b2)2a^2=l^2+Big(frac{b}{2}Big)^2,

где ll — высота равнобедренного треугольника.

Отсюда:

l2=a2−(b2)2l^2=a^2-Big(frac{b}{2}Big)^2

l=a2−(b2)2l=sqrt{a^2-Big(frac{b}{2}Big)^2}

l=25−9l=sqrt{25-9}

l=4l=4

Площадь равнобедренного треугольника SS это половина от произведения его основания на высоту:

S=12⋅b⋅l=12⋅6⋅4=12S=frac{1}{2}cdot bcdot l=frac{1}{2}cdot 6cdot 4=12

В нашем случае этот треугольник является основанием призмы, поэтому:

S=SоснS=S_{text{осн}}

Тогда объем призмы найдется по формуле:

V=Sосн⋅h=12⋅10=120 см3V=S_{text{осн}}cdot h=12cdot 10=120text{ см}^3

Ответ

120 см3.120text{ см}^3.

На нашем сайте вы можете оформить решение задач на заказ по самым низким ценам!

Тест по теме «Объем призмы»

Как найти диагонали призмы

Призмой называется многогранная геометрическая фигура, основаниями которой являются конгруэнтные параллельные многоугольники, а боковыми гранями — параллелограммы. Нахождение диагонали призмы — одной из самых распространенных геометрических фигур в оптике – пример того, насколько взаимосвязаны основные положения геометрии.

Вам понадобится

• – калькулятор с тригонометрическими функциями,
• – рулетка,
• – угломер.

Инструкция

Призмы бывают прямыми (боковые грани образуют прямой угол с основаниями) и наклонными. Прямые призмы делятся на правильные ( их основаниями являются выпуклые многоугольники с равными сторонами и углами) и полуправильные (их грани — правильные многоугольники нескольких типов). Рассмотрим вычисление диагонали призмы на примере параллелепипеда — одного из видов этого многогранника.

Диагональю призмы называется отрезок, соединяющий вершины двух различных граней. Поскольку, исходя из определения призмы, ее диагональю является гипотенуза треугольника, задача по нахождению диагонали призмы сводится к вычислению одной из сторон этого треугольника по теореме Пифагора. Вариантов решения, в зависимости от исходных данных может быть несколько.

Если известны величины углов, которые образует диагональ призмы с боковыми гранями или основанием, или же угол наклона граней призмы – катеты треугольника вычисляются с помощью тригонометрических функций. Само собой, только величины углов недостаточно — обычно в задачах дополнительно приводятся данные, необходимые для вычисления размера одного из катетов треугольника, гипотенуза которого является диагональю призмы. Или же, если речь идет об определении диагонали призмы что называется по факту — все размеры необходимые для решения этой задачи снимаются вручную.

Пример. Необходимо найти диагональ правильной четырехугольной призмы,если известны площадь ее основания и высота.
Определите размер стороны основания. Поскольку основаниями такой призмы являются квадраты, для этого нужно вычислить квадратный корень из площади основания (квадрат – равносторонний прямоугольник).

Вычислите диагональ основания. Она равна стороне основания умноженной на квадратный корень из двух.

Гипотенуза призмы будет ровна квадратному корню из суммы квадратов катетов, одним из которых является высота призмы, одновременно являющаяся стороной боковой грани, а вторым — диагональ основания.

Видео по теме

Войти на сайт

или

Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?

Зная боковое ребро и высоту основания треугольной призмы можно рассчитать ее сторону основания, площадь основания, а также радиусы вписанной и описанной окружностей и периметр треугольной призмы.

Сторона основания через высоту основания треугольной призмы будет равна высоте, умноженной на корень из двух. Чтобы найти площадь основания, нужно это выражение возвести в квадрат и умножить на корень из трех, деленный на четыре. Радиусы вписанной и описанной окружности в основание, вычисляются по формулам для равностороннего треугольника, в которые нужно подставить выражение через высоту, а для того чтобы найти периметр призмы, необходимо сложить вместе три боковых ребра и шесть сторон основания.
a=h√2
S_(осн.)=(√3 h^2)/2
r= h/√6
R=(a√2)/√3
P=3(2a+b)

Зная площадь основания треугольной призмы через высоту, можно вычислить также площадь боковой поверхности, и, сложив их вместе, найти площадь полной поверхности треугольной призмы через боковое ребро и высоту основания. Объем треугольной призмы зависит той же площади основания и бокового ребра.
S_(б.п.)=3ab=3√2 hb
S_(п.п.)=3ab+(√3 a^2)/2=3√2 hb+√3 h^2
V=S_(осн.) b=(√3 a^2 b)/4=(√3 h^2 b)/2

Диагональ боковой грани треугольной призмы можно найти по теореме Пифагора из прямоугольного треугольника, в котором она является гипотенузой при катетах – боковом ребре и стороне основания.
d=√(a^2+b^2 )

В треугольную сферу можно вписать сферу, только если боковое ребро призмы совпадает с диаметром окружности, вписанной в основание, тогда радиус вписанной в треугольную призму сферы равен радиусу этой окружности. Радиус же описанной вокруг призмы сферы всегда равен корню из пяти шестых, умноженному на сторону основания призмы, поскольку описать такую сферу можно вокруг любой треугольной призмы.
r_1=r
R_1=√(5/6) a=√(5/3) h