Как найти осевое сечение куба

Метод сечений многогранников в стереометрии
используется в задачах на построение. В его
основе лежит умение строить сечение
многогранника и определять вид сечения.

Данный материал характеризуется следующим
особенностями:

  1. Метод сечений применяется только для
    многогранников, так как различные сложные
    (наклонные) виды сечений тел вращения не входят в
    программу средней школы.
  2. В задачах используются в основном простейшие
    многогранники.
  3. Задачи представлены в основном без числовых
    данных, чтобы создать возможность их
    многовариантного использования.

Чтобы решить задачу построения сечения
многогранника ученик должен знать:

  • что значит построить сечение многогранника
    плоскостью;
  • как могут располагаться относительно друг
    друга многогранник и плоскость;
  • как задается плоскость;
  • когда задача на построение сечения
    многогранника плоскостью считается решенной.

Поскольку плоскость определяется:

  • тремя точками;
  • прямой и точкой;
  • двумя параллельными прямыми;
  • двумя пересекающимися прямыми,

построение плоскости сечения проходит в
зависимости от задания этой плоскости. Поэтому
все способы построения сечений многогранников
можно разделить на методы.

Существует три основных метода построения
сечений многогранников:

  1. Метод следов.
  2. Метод вспомогательных сечений.
  3. Комбинированный метод.

Первые два метода являются разновидностями Аксиоматического
метода
построения сечений.

Можно также выделить следующие методы
построения сечений многогранников:

  • построение сечения многогранника плоскостью,
    проходящей через заданную точку параллельно
    заданной плоскости;
  • построение сечения, проходящего через заданную
    прямую параллельно другой заданной прямой;
  • построение сечения, проходящего через заданную
    точку параллельно двум заданным скрещивающимся
    прямым;
  • построение сечения многогранника плоскостью,
    проходящей через заданную прямую
    перпендикулярно заданной плоскости;
  • построение сечения многогранника плоскостью,
    проходящей через заданную точку перпендикулярно
    заданной прямой.

В федеральный перечень учебников по геометрии
для 10-11 класов входят учебники авторов:

  • Атанасяна Л.С., Бутузова В.Ф., Кадомцева С.Б. и др
    (Геометрия, 10-11);
  • Погорелова А.В. (Геометрия, 7-11);
  • Александрова А.Д., Вернера А.Л., Рыжик В.И.
    (Геометрия, 10-11);
  • Смирновой И.М. (Геометрия, 10-11);
  • Шарыгина И.Ф. (Геометрия, 10-11).

Рассмотрим подробнее учебники Л.С, Атанасяна и
Погорелова А.В.

В учебнике Л.С. Атанасяна на тему “Построение
сечений многогранников” выделено два часа. В 10
классе в теме “Параллельность прямых и
плоскостей” после изучения тетраэдра и
параллелепипеда отводится один час на изложение
параграфа “Задачи на построение сечений”.
Рассматриваются сечения тетраэдра и
параллелепипеда. И тема “Параллельность прямых
и плоскостей” завершается решением задач на
одном или двух часах (всего задач на построение
сечений в учебнике восемь).

В учебнике Погорелова А.В. на построение
сечений отводится около трех часов в главе
“Многогранники”: один – на изучение темы
“Изображение призмы и построение ее сечений”,
второй – на изучение темы “Построение пирамиды
и ее плоских сечений” и третий – на решение
задач. В списке задач, приведенных после темы,
задач на сечение насчитывается всего около
десяти.

Мы предлагаем систему уроков по теме
“Построение сечений многогранников” для
учебника Погорелова А.В.

Материал предлагается расположить в той
последовательности, в какой он может применяться
для обучения учащихся. Из изложения темы
“Многогранники” предлагается исключить
следующие параграфы: “Построение сечений
призмы” и “Построение сечений пирамиды” с тем,
чтобы систематизировать данный материал в конце
этой темы “Многогранники”. Классифицировать
его по тематике задач с примерным соблюдением
принципа “от простого к сложному” можно весьма
условно следующим образом:

  1. Определение сечения многогранников.
  2. Построение сечений призмы, параллелепипеда,
    пирамиды методом следов. (Как правило в школьном
    курсе стереометрии используются задачи на
    построение сечений многогранников, решаемые
    основными методами. Остальные методы, в связи с
    их более высоким уровнем сложности, учитель
    может оставить для рассмотрения на
    факультативных занятиях или на самостоятельное
    изучение. В задачах на построение основными
    методами требуется построить плоскость сечения,
    проходящую через три точки).
  3. Нахождение площади сечений в многогранниках
    (без использования теоремы о площади
    ортогональной проекции многоугольника).
  4. Нахождение площади сечений в многогранниках (с
    применением теоремы о площади ортогональной
    проекции многоугольника).

СТЕРЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ НА
ПОСТРОЕНИЕ СЕЧЕНИЙ МНОГОГРАННИКОВ И МЕТОДИКА ИХ
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НА УРОКАХ В 10-11 КЛАССАХ.

(система уроков и факультативных
занятий по теме “Построение сечений
многогранников”)

УРОК 1.

Тема урока: “Построение сечений
многогранников”.

Цель урока: ознакомление с методами
построений сечений многогранников.

Этапы урока:


  1. Актуализация опорных знаний.
  2. Постановка задачи.
  3. Изучение нового материала:

А) Определение сечения.

Б) Методы построений сечений:

а) метод следов;

б) метод вспомогательных сечений;

в) комбинированный метод.



  1. Закрепление материала.


Примеры построений сечений методом следов.

  1. Подведение итогов урока.

Тест.

Ход урока.




  1. Актуализация опорных знаний.
  2. Вспомним:
    – пересечение прямой с плоскостью;
    – пересечение плоскостей;
    – свойства параллельных плоскостей.

  3. Постановка задачи.
  4. Вопросы к классу:
    – Что значит построить сечение многогранника
    плоскостью?
    – Как могут располагаться относительно друг
    друга многогранник и плоскость?
    – Как задается плоскость?
    – Когда задача на построение сечения
    многогранника плоскостью считается решенной?

  5. Изучение нового материала.
  6. А) Итак, задача состоит в построении
    пересечения двух фигур: многогранника и
    плоскости ( рис.1). Это могут быть: пустая фигура
    (а), точка (б), отрезок (в), многоугольник (г). Если
    пересечение многогранника и плоскости есть
    многоугольник, то этот многоугольник называется сечением
    многогранника плоскостью.


Рис. 1

Будем рассматривать только случай, когда
плоскость пересекает многогранник по его
внутренности. При этом пересечением данной
плоскости с каждой гранью многогранника будет
некоторый отрезок. Таким образом, задача
считается решенной, если найдены все отрезки, по
которым плоскость пересекает грани
многогранника.

Исследуйте сечения куба (рис.2) и ответьте на
следующие вопросы:

Рис. 2

– какие многоугольники получаются в сечении
куба плоскостью? (Важно число сторон
многоугольника);

[ Предполагаемые ответы: треугольник,
четырехугольник, пятиугольник, шестиугольник.]

– может ли в сечении куба плоскостью получиться
семиугольник? А восьмиугольник и т.д.? Почему?

Давайте рассмотрим призму и ее возможные
сечения плоскостью ( на модели). Какие
многоугольники получаются?

Какой можно сделать вывод? Чему равно
наибольшее число сторон многоугольника,
полученного сечением многогранника с
плоскостью?

[ Наибольшее число сторон многоугольника,
полученного в сечении многогранника плоскостью,
равно числу граней многогранника.]

Б) а) Метод следов заключается в построении
следов секущей плоскости на плоскость каждой
грани многогранника. Построение сечения
многогранника методом следов обычно начинают с
построения так называемого основного следа
секущей плоскости, т.е. следа секущей плоскости
на плоскости основания многогранника.

б) Метод вспомогательных сечений
построения сечений многогранников является в
достаточной мере универсальным. В тех случаях,
когда нужный след (или следы) секущей плоскости
оказывается за пределами чертежа, этот метод
имеет даже определенные преимущества. Вместе с
тем следует иметь ввиду, что построения,
выполняемые при использовании этого метода,
зачастую получаются “скученными”. Тем не менее
в некоторых случаях метод вспомогательных
сечений оказывается наиболее рациональным.

Метод следов и метод вспомогательных сечений
являются разновидностями аксиоматического
метода
построения сечений многогранников
плоскостью.

в) Суть комбинированного метода построения
сечений многогранников состоит в применении
теорем о параллельности прямых и плоскостей в
пространстве в сочетании с аксиоматическим
методом.

А теперь на примере решения задач рассмотрим метод
следов.

4. Закрепление материала.

Задача 1.

Построить сечение призмы ABCDA1B1C1D1
плоскостью, проходящей через точки P, Q, R (точки
указаны на чертеже (рис.3)).

Решение.

Рис. 3


  1. Построим след секущей плоскости на плоскость
    нижнего основания призмы. Рассмотрим грань АА1В1В.
    В этой грани лежат точки сечения P и Q. Проведем
    прямую PQ.
  2. Продолжим прямую PQ, которая принадлежит
    сечению, до пересечения с прямой АВ. Получим
    точку S1, принадлежащую следу.
  3. Аналогично получаем точку S2 пересечением
    прямых QR и BC.
  4. Прямая S1S2 – след секущей плоскости
    на плоскость нижнего основания призмы.
  5. Прямая S1S2 пересекает сторону AD в
    точке U, сторону CD в точке Т. Соединим точки P и U,
    так как они лежат в одной плоскости грани АА1D1D.
    Аналогично получаем TU и RT.
  6. PQRTU – искомое сечение.

Задача 2.

Построить сечение параллелепипеда ABCDA1B1C1D1
плоскостью, проходящей через точки M, N, P (точки
указаны на чертеже (рис.4)).

Решение.

Рис. 4

  1. Точки N и P лежат в плоскости сечения и в
    плоскости нижнего основания параллелепипеда.
    Построим прямую, проодящую через эти точки. Эта
    прямая является следом секущей плоскости на
    плоскость основания параллелепипеда.
  2. Продолжим прямую, на которой лежит сторона AB
    параллелепипеда. Прямые AB и NP пересекутся в
    некоторой точке S. Эта точка принадлежит
    плоскости сечения.
  3. Так как точка M также принадлежит плоскости
    сечения и пересекает прямую АА1 в некоторой
    точке Х.
  4. Точки X и N лежат в одной плоскости грани АА1D1D,
    соединим их и получим прямую XN.
  5. Так как плоскости граней параллелепипеда
    параллельны, то через точку M можно провести
    прямую в грани A1B1C1D1,
    параллельную прямой NP. Эта прямая пересечет
    сторону В1С1 в точке Y.
  6. Аналогично проводим прямую YZ, параллельно
    прямой XN. Соединяем Z с P и получаем искомое
    сечение – MYZPNX.

Задача 3 ( для самостоятельного
решения).

Построить сечение тетраэдра DACB плоскостью,
проходящей через точки M, N, P (точки указаны на
чертеже (рис.5)).

Рис. 5

5. Подведение итогов урока.

Ответьте на вопрос: являются ли закрашенные
фигуры сечениями изображенных многогранников
плоскостью PQR? И выполните правильное построение
(рис. 6).

Вариант 1.

а)

б)

в)

г)

д)

Вариант 2.

УРОК 2.

Тема урока: НАХОЖДЕНИЕ ПЛОЩАДИ СЕЧЕНИЯ.

Цель урока: познакомить со способами
нахождения площади сечения многогранника.

Этапы урока:

  1. Актуализация опорных знаний.
  2. Вспомнить теорему о площади ортогональной
    проекции многоугольника.


  3. Решение задач на нахождение площади сечения:

– без использования теоремы о площади
ортогональной проекции многоугольника;

– с использованием теоремы о площади
ортогональной проекции многоугольника.

3. Подведение итогов урока.

Ход урока.

  1. Актуализация опорных знаний.
  2. Вспомним теорему о площади ортогональной
    проекции многоугольника:
    площадь
    ортогональной проекции многоугольника на
    плоскость равна произведению его площади на
    косинус угла между плоскостью многоугольника и
    плоскостью проекции.

  3. Решение задач.

Задача 1.

ABCD – правильная треугольная пирамида со
стороной основания AB равной а и высотой DH
равной h. Постройте сечение пирамиды
плоскостью, проходящей через точки D, C и М, где М –
середина стороны АВ, и найдите его площадь (рис.7).

Решение.

Сечением пирамиды является треугольник MCD.
Найдем его площадь.

  1. Так как основание пирамиды – равносторонний
    треугольник и точка М – середина стороны, то СМ
    является высотой и тогда, СМ = .

  2. Площадь треугольника можно найти:

S = 1/2 · DH · CM = 1/2 · =


Рис.7

Задача 2.

Найти площадь сечения куба ABCDA1B1C1D1
с ребром а плоскостью, проходящей через
вершину D и точки Е и F на ребрах А1D1 и C1D1
соответственно, если A1E = k · D1E и C1F
= k · D1F.

Решение.

Построение сечения:

  1. Поскольку точки Е и F принадлежат плоскости
    сечения и плоскости грани A1B1C1D1,
    а две плоскости пересекаются по прямой, то прямая
    EF будет являться следом секущей плоскости на
    плоскость грани A1B1C1D1
    (рис.8).
  2. Аналогично получаются прямые ED и FD.
  3. EDF – искомое сечение.

Рис.8.

Задача 3 (для самостоятельного решения).

Построить сечение куба ABCDA1B1C1D1
со стороной а плоскостью, проходящей через
точки B, M и N, где Ь – середина ребра АА1, а N –
середина ребра СС1.

Решение.

Сечение строим методом следов.

Площадь сечения находим с помощью теоремы о
площади ортогональной проекции многоугольника.
Ответ: S = 1/2 · a2.

Площадь диагонального сечения куба очень легко найти, если известна величина его ребра или площадь одной грани.

текст при наведении

Если известна величина ребра куба, тогда площадь сечения находим по формуле

S(диагонального сечения) = 1,414*а*а*

Если известна площадь одной из граней куба, тогда формула площади сечения куба будет выглядеть так

S(диагонального сечения) = 1,414*S(грани куба)

Примечание – для удобства вместо корень из двух написано его числовое значение округленное до тысячных.

модератор выбрал этот ответ лучшим

Степа­н-16
[34.5K]

5 лет назад 

Осевым сечением куба будет прямоугольник, одна сторона которого равна длине ребра, а другая – диагонали грани. Если ребро известно и равно а. То диагональ грани будет одновременно гипотенузой равностороннего прямоугольного треугольника, катеты которого – это два смежных ребра куба или две стороны квадрата грани. Отсюда диагональ (гипотенузу) можно вычислить по теореме Пифагора или отношением длина ребра а к синусу (или косинусу) 45град (половины прямого угла). Синус 45град равен половине кв. корня из 2, или 0.707. Поэтому диагональ b = a/0.707. И площадь диагонального сечения квадрата:

S = а*b = (а^2)/0.707

(где а^2 – это а в квадрате, или во второй степени).

Ксарф­акс
[156K]

4 года назад 

Куб – это правильный многогранник, у которого каждая грань (всего их 6) является квадратом и все ребра равны между собой.

Диагональное сечение куба – это прямоугольник, у него меньшая сторона совпадает с ребром, а большая – с диагональю грани (основания).

Таким образом, чтобы найти площадь диагонального сечения куба, нужно воспользоваться формулой площади прямоугольника: S(пр) = a * b.

Пусть ребро куба равно a.

Тогда длину диагонали основания можно высчитать с помощью теоремы Пифагора. Это гипотенуза в прямоугольном треугольнике, у которого катеты равны между собой. Длина диагонали будет равняться a√2.

Получаем формулу площади диагонального сечения:

Нужно возвести ребро куба в квадрат и умножить полученное значение на √2 (корень из 2 равен приблизительно 1,41).

**

Пример

Если длина ребра куба составляет 10 см, то площадь сеч. будет такой:

S = a²√2 ≈ 10 * 10 * 1,41 = 141 см.

Марин­а Волог­да
[295K]

4 года назад 

Если в условии задачи необходимо найти площадь диагонального сечения куба, значит нам известно либо площадь одной грани или величина его ребра.

Формула для нахождения площади диагонального сечения куба с известной величиной ребра: S=а*a * квадратный корень из 2 (где a – величина ребра).

Пример:

Длина ребра куба равна 5 см, высчитываем площадь сечения:

S = axa умноженное на квадратный корень из 2 = 5 х 5 х 1,41 = 35,25 см.

А вот здесь один из примеров решения по нахождению площади диагонального сечения куба:

А вот еще одно решение, которое Вам поможет разобраться и подставить в формулу значения:

Нахождение площади диагонального сечения куба задача не сложная, ведь у куба все его стороны равны между собой, а грани представляют собой квадраты. Поэтому если построить сечение куба проходящее через диагонали противоположных граней мы получим прямоугольник, у которого меньшие стороны кажутся равными стороне куба, пусть это классически будет А, а большие стороны будут равны диагоналям квадрата со стороной А.

Формула для нахождения диагоналей квадрата вот:

D=a*√2

Площадь прямоугольника – это произведение его сторон и тогда формула площади диагонального сечения куба принимает вид:

S=D*a

Или:

S=а*a*√2

Барха­тные лапки
[382K]

4 года назад 

Куб – это геометрическая фигура, правильный многогранник, все его грани (а их шесть) представляют собой квадраты.

Диагональное сечение куба представляет собой прямоугольник, меньшая из сторон будет равняться длине ребра куба, а другая сторона равняется – диагонали грани.

Для начала нам нужно найти площадь прямоугольника, ее можно найти по формуле:

S(пр) = a * b.

Ребро обозначим – а. Другую сторону прямоугольника (б) можно вычислить по формуле Пифагора.

Тогда у нас получается длина диагонали – a√2.

Далее выводим формулу площади диагонального сечения – S=а*a*√2.

Рассчитаем площадь диагонального сечения куба на примере:

Допустим у нас длина ребра – 4 см.

Подставляем по формуле: 4*4*1,41=22,56.

Irina­Kn
[8.3K]

9 лет назад 

Если я правильно поняла, при диагональном сечение вы получите поверхность – прямоугольник, две стороны которого будут равные сторонам куба, а другие две – диагонали на любой из поверхностей куба (т.е. любого квадрата).

Т.о., если у куба сторона = а, то вы получите прямоугольник со сторонами а и а*корень из 2

Т.о. искомая площадь = а*(а * корень из 2)= (а в квадрате) * (корень из 2).

Помощ­ни к
[56.9K]

6 лет назад 

Достаточно узнать длину любого ребра объемной фигуры, в которой находится диагональное сечение.

Если найдете длину ребра, то сможете найти площадь по формуле: длина ребра в квадрате помножить на корень двух.

Вот формула:

Валер­ий Альбе­ртови­ч
[7K]

4 года назад 

Площадь диагонального сечения куба можно найти несколькими способами, в зависимости от того, какие данные нам известны.

Если в нашем распоряжении информация о площади одного из граней куба, то диагональное сечение куба будет находиться по формуле: S (диагонального сечения) = S (грани куба) * √2

Если же в нашем распоряжении информация о величине ребра куба, то в таком случае формула будет выглядеть так: S (диагонального сечения) = a² * √2

88Sky­Walke­r88
[428K]

4 года назад 

Чтобы найти площадь диагонального сечения куба, необходимо воспользоваться формулой: S=а*a*√2

S – так обозначается площадь.

а – это сторона куба (ее значение нам известно).

√2 равно 1,41.

Предположим, что по условию задачи сторона куба (то есть а) равна 5.

Подставляем в формулу:

S=5*5*1,41=25*1,41=3­5,25

Знаете ответ?

Задачи на построение сечений куба плоскостью, как правило, проще чем, например, задачи на сечения пирамиды.

Провести прямую можем через две точки, если они лежат в одной плоскости. При построении сечений куба возможен еще один вариант построения следа секущей плоскости. Поскольку две параллельные плоскости третья плоскость пересекает по параллельным прямым, то, если в одной из граней уже построена прямая, а в другой есть точка, через которую проходит сечение, то можем провести через эту точку прямую, параллельную данной.

Рассмотрим на конкретных примерах, как построить сечения куба плоскостью.

1) Построить сечение куба плоскостью, проходящей через точки A, C и M.

сечение куба

Задачи такого вида — самые простые из всех задач на построение сечений куба. Поскольку точки A и C лежат в одной плоскости (ABC), то через них можем провести прямую. Ее след — отрезок AC. Он невидим, поэтому изображаем AC штрихом. Аналогично соединяем точки M и C, лежащие в одной плоскости (CDD1), и точки A и M, которые лежат в одной плоскости (ADD1). Треугольник ACM — искомое сечение.

построить сечение куба плоскостью

2) Построить сечение куба плоскостью, проходящей через точки M, N, P.

Здесь только точки M и N лежат в одной плоскости (ADD1), поэтому проводим через них прямую и получаем след MN (невидимый). Поскольку противолежащие грани куба лежат в параллельных плоскостях, то секущая плоскость пересекает параллельные плоскости (ADD1) и (BCC1) по параллельным прямым. Одну из параллельных прямых мы уже построили — это MN.

сечение кубаЧерез точку P проводим прямую, параллельную MN. Она пересекает ребро BB1 в точке S. PS — след секущей плоскости в грани (BCC1).

Проводим прямую через точки M и S, лежащие в одной плоскости (ABB1). Получили след MS (видимый).

Плоскости (ABB1) и (CDD1) параллельны. В плоскости (ABB1) уже есть прямая MS, поэтому через точку N в плоскости (CDD1) проводим прямую, параллельную MS. Эта прямая пересекает ребро D1C1 в точке L. Ее след — NL (невидимый). Точки P и L лежат в одной плоскости (A1B1C1), поэтому проводим через них прямую.

Пятиугольник MNLPS — искомое сечение.

3) Построить сечение куба плоскостью, проходящей через точки M, N, P.

построить сечение куба плоскостью

Точки M и N лежат в одной плоскости (ВСС1), поэтому через них можно провести прямую. Получаем след MN (видимый). Плоскость (BCC1) параллельна плоскости (ADD1),поэтому через точку P, лежащую в (ADD1), проводим прямую, параллельную MN. Она пересекает ребро AD в точке E. Получили след PE (невидимый).

построение сечений

Больше нет точек, лежащей в одной плоскости, или прямой и точки в параллельных плоскостях. Поэтому надо продолжить одну из уже имеющихся прямых, чтобы получить дополнительную точку.

Если продолжать прямую MN, то, поскольку она лежит в плоскости (BCC1), нужно искать точку пересечения MN с одной из прямых этой плоскости. С CC1 и B1C1 точки пересечения уже есть — это M и N. Остаются прямые BC и BB1. Продолжим BC и MN до пересечения в точке K. Точка K лежит на прямой BC, значит, она принадлежит плоскости (ABC), поэтому через нее и точку E, лежащую в этой плоскости, можем провести прямую. Она пересекает ребро CD в точке H. EH -ее след (невидимый). Поскольку H и N лежат в одной плоскости (CDD1), через них можно провести прямую. Получаем след HN (невидимый).

Плоскости (ABC) и (A1B1C1) параллельны. В одной из них есть прямая EH, в другой — точка M. Можем провести через M прямую, параллельную EH. Получаем след MF (видимый). Проводим прямую через точки M и F.

Шестиугольник MNHEPF — искомое сечение.

построение сечения куба

Если бы мы продолжили прямую MN до пересечения с другой прямой плоскости (BCC1), с BB1, то получили бы точку G, принадлежащую плоскости (ABB1). А значит, через G и P можно провести прямую, след которой PF. Далее — проводим прямые через точки, лежащие в параллельных плоскостях, и приходим к тому же результату.

Работа с прямой PE дает то же сечение MNHEPF.

4) Построить сечение куба плоскостью, проходящей через точку M, N, P.

построить сечение кубаЗдесь можем провести прямую через точки M и N, лежащие в одной плоскости (A1B1C1). Ее след — MN (видимый). Больше нет точек, лежащих в одной плоскости либо в параллельных плоскостях.

сечение кубаПродолжим прямую MN. Она лежит в плоскости (A1B1C1), поэтому пересечься может только с одной из прямых этой плоскости. С A1D1 и C1D1 точки пересечения уже есть — N и M. Еще две прямые этой плоскости — A1B1 и B1C1. Точка пересечения A1B1 и MN — S. Поскольку она лежит на прямой A1B1, то принадлежит плоскости ( ABB1), а значит, через нее и точку P, лежащую в этой же плоскости, можно провести прямую. Прямая PS пересекает ребро AA1 в точке E. PE — ее след (видимый). Через точки N и E, лежащие в одной плоскости (ADD1), можно провести прямую, след которой — NE (невидимый). В плоскости (ADD1) есть прямая NE, в параллельной ей плоскости (BCC1) — точка P. Через точку P можем провести прямую PL, параллельную NE. Она пересекает ребро CC1 в точке L. PL — след этой прямой (видимый). Точки M и L лежат в одной плоскости (CDD1), значит, через них можно провести прямую. Ее след — ML (невидимый). Пятиугольник MLPEN — искомое сечение.

построить сечение кубаМожно было продолжать прямую NM в обе стороны и искать ее точки пересечения не только с прямой A1B1, но и с прямой B1C1, также лежащей в плоскости (A1B1C1). В этом случае через точку P проводим сразу две прямые: одну — в плоскости (ABB1) через точки P и S, а вторую — в плоскости (BCC1), через точки P и R. После чего остается соединить лежащие в одной плоскости точки: M c L, E — с N.

Слайд 1
Построение сечения куба, нахождение его координат и площади

Построение сечения куба, нахождение его координат и площади Ларионова Н.Е.учитель математики МАОУ ЛМИг. Саратов

Ларионова Н.Е.
учитель математики МАОУ ЛМИ
г. Саратов


Слайд 2
ЗАДАЧА
по нахождению сечения куба,
его координат и

ЗАДАЧАпо нахождению сечения куба, его координат и площади

площади


Слайд 3
Задача №1
Построить сечение куба, проходящего через

Задача №1 Построить сечение куба, проходящего через точки P, Q, R,

точки P, Q, R, найти координаты точек сечения и

площадь сечения,
если P-середина BB1,
Q-середина B1C1,
R=D.


Слайд 4

B
C
D


A


Q
P
Дано:
Куб ABCDA¹B¹C¹D¹
P – середина BB¹
Q – середина

BCDC¹B¹AA¹D¹QPДано:Куб ABCDA¹B¹C¹D¹P – середина BB¹Q – середина B¹C¹R = DПостроить сечение

B¹C¹
R = D
Построить сечение куба, проходящего через точки P,

Q, R, найти координаты точек сечения и площадь сечения.

AB = AA¹ = AD = 6

6

6

6

= R


Слайд 5
Рассмотрим заднюю плоскость BB¹CC¹

B

C

P
Q


3
3
3
3
3
3
BB¹ = B¹C¹ = 6

Рассмотрим заднюю плоскость BB¹CC¹BB¹CC¹PQA²C²333333BB¹ = B¹C¹ = 6 (по условию)B¹P =

(по условию)
B¹P = PB = 3 (P середина BB¹)
B¹Q

= QC¹ = 3 (Q середина B¹C)
Продлим BC и CC¹ .Соединим точки P и Q . PQ ∩ BC = A² PQ ∩ CC¹ = C²
Рассмотрим ∆ B¹PQ. ∟B¹PQ = ∟B¹QP = 45˚ (т.к. ∆ B¹PQ – равнобедренный (B¹P = B¹Q))
Рассмотрим ∆ B¹PQ и ∆ C¹QC² ∆ B¹PQ = ∆ C¹QC² (по 2-ум сторонам и углу между ними) => C¹C² = B¹P = 3

Решение


Слайд 6
Рассмотрим боковую плоскость DD¹CC¹

D = R

C

F
DC =

Рассмотрим боковую плоскость DD¹CC¹D = RD¹CC¹C² FDC = CC¹ = 6

CC¹ = 6 (по условию). Продлим СC¹, так чтобы

C¹C² = 3
Пусть FC¹ = x
Рассмотрим ∆ DC²C и ∆ FC²C¹ ∆ DC²C ~ ∆ FC²C¹ (по 2-ум сторонам и углу между ними)

Решение

3

6

6

x

x = 2

FC¹ = 2 , a FD¹ = 4


Слайд 7
Рассмотрим нижнюю плоскость ABCD

A
B
C

E
D

6
6
3
y
Решение
BC = CD =

Рассмотрим нижнюю плоскость ABCD ABCEDA²663yРешениеBC = CD = 6 (по условию)

6 (по условию) Продлим СB, так чтобы A²B =

3
Пусть BE = y
Рассмотрим ∆ A²BE и ∆ A²CD ∆ A²BE ~ ∆ A²CD (по 2-ум сторонам и углу между ними)

BE = 2, а AE = 4


Слайд 8

Q

P
D = R

A



C

B
F
E

Q
F
R
E
P
Сечение куба (PQFRE)
Сечение куба, проходящей через

QPD = RAA¹B¹C¹CD¹BFEA²C²QFREPСечение куба (PQFRE)Сечение куба, проходящей через точки P, Q, R

точки P, Q, R


Слайд 9

Q

P
D = R

A



C

B
F
E
Координаты точек сечения куба
x
y
z
3
3
3
3
6
2
2
P (0, 0,

QPD = RAA¹B¹C¹CD¹BFEКоординаты точек сечения кубаxyz3333622P (0, 0, 3)Q (0, 3,

3)
Q (0, 3, 6 )
F (2, 6, 6 )
R

(6, 6, 0 )
E (2, 0, 0 )

x

y

z

Отметим оси координат x, y, z


Слайд 10
Нахождение площади сечения куба
Q
P
E
F
R
Разобьём плоскость сечения куба на

Нахождение площади сечения кубаQPEFRРазобьём плоскость сечения куба на три треугольника, чтобы подсчитать площадь всего сечения куба.

три треугольника, чтобы подсчитать площадь всего сечения куба.


Слайд 11
S ∆ EPR =
Рассмотрим ∆ EPR
E (2, 0,

S ∆ EPR =Рассмотрим ∆ EPRE (2, 0, 0 )

0 )
Q (0,

3, 6 ) R (6, 6, 0 )

S ∆ EPR =

Q

F

P

E

R


Слайд 12
Рассмотрим ∆ QPR
S ∆ QPR =
P (0, 0,

Рассмотрим ∆ QPRS ∆ QPR =P (0, 0, 3)

3)
Q (0, 3,

6 ) R (6, 6, 0 )

S ∆ QPR =

Q

E

R

F

P


Слайд 13
Рассмотрим ∆ FQR
F (2, 6, 6 )

Рассмотрим ∆ FQRF (2, 6, 6 )   Q (0,

Q (0, 3, 6 )

R (6, 6, 0 )

S ∆ FQR =

S ∆ FQR =

Q

P

F

E

R


Слайд 14
Q
P
E
F
R
Нахождение площади сечения куба
∆ QPR +
+ ∆ QPR
+

QPEFRНахождение площади сечения куба∆ QPR ++ ∆ QPR+ ∆ FQR+++===

∆ FQR
+
+
+
=
=
=


Слайд 15

Q
F
R
E
P
Сечение куба (PQFRE)
P (0, 0, 3)
Q (0, 3,

QFREPСечение куба (PQFRE)P (0, 0, 3)Q (0, 3, 6 )F (2,

6 )
F (2, 6, 6 )
R (6, 6, 0

)
E (2, 0, 0 )

Координаты точек сечения куба

Площадь сечения куба


Слайд 16
Задача №2
Построить сечение куба, проходящего через

Задача №2 Построить сечение куба, проходящего через точки P, Q, R,

точки P, Q, R, найти координаты точек сечения и

площадь сечения,
если P-середина AA1,
Q-середина A1B1,
R- серединаAD.


Слайд 17

B
C
D


A


Q
P
Дано:
Куб ABCDA¹B¹C¹D¹
P – середина АА¹
Q – середина

BCDC¹B¹AA¹D¹QPДано:Куб ABCDA¹B¹C¹D¹P – середина АА¹Q – середина А¹В¹R – середина АDПостроить

А¹В¹
R – середина АD
Построить сечение куба, проходящего через точки

P, Q, R, найти координаты точек сечения и площадь сечения.

AB = AA¹ = AD = 6

6


Слайд 18

B
C
D


A


Q
P

6
R

Координаты точек:
Р(6;0;3)
Q(3;0;6)
H(0;3;6)
K(0;6;3)
F(3;6;0)
R(6;3;0)
SPQHKFR=
H
K
F

BCDC¹B¹AA¹D¹QP6RКоординаты точек:Р(6;0;3)Q(3;0;6)H(0;3;6)K(0;6;3)F(3;6;0)R(6;3;0)SPQHKFR=HKF


Слайд 19
Задача №3
Построить сечение куба плоскостью, проходящей

Задача №3 Построить сечение куба плоскостью, проходящей через точки P, Q,

через точки P, Q, R, найти координаты точек сечения,

если P принадлежит AA1,
AP=2,
Q принадлежит A1D1,
D1Q=2,
R=B.


Слайд 20

B
C
D


A


Q
P

6
R

Координаты точек:
Р(6;0;2)
Q(6;4;6)
R(0;0;0)
C1(0;6;6)

BCDC¹B¹AA¹D¹QP6RКоординаты точек:Р(6;0;2)Q(6;4;6)R(0;0;0)C1(0;6;6)


Слайд 21
Задача №4
Построить сечение куба плоскостью, проходящей

Задача №4 Построить сечение куба плоскостью, проходящей через точки P, Q,

через точки P, Q, R, найти координаты точек сечения,

если P принадлежит AA1,
AP=2,
Q –середина B1C1,
R принадлежит DD1,
D1R=2.


Слайд 22

B
C
D


A


Q
P

6
R

Координаты точек:
Q(0;3;6)
K(0;0;5)
Р(6;0;2)
R(6;6;4)
M(2;6;6)

K

M

BCDC¹B¹AA¹D¹QP6RКоординаты точек:Q(0;3;6)K(0;0;5)Р(6;0;2)R(6;6;4)M(2;6;6)KM


Слайд 23
Задача №4
Построить сечение куба плоскостью, проходящей

Задача №4 Построить сечение куба плоскостью, проходящей через точки P, Q,

через точки P, Q, R, найти координаты точек сечения

и площадь сечения,
если P принадлежит BB1,
BP=2,
Q –середина CC1,
C1Q=2,
R принадлежит DD1,
D1R=2.


Слайд 24

B
C
D


A


Q
M

6
R

Координаты точек:
Р(0;0;2)
Q(0;6;4)
R(6;6;4)
M(6;0;2)

SPQRM=

P

BCDC¹B¹AA¹D¹QM6RКоординаты точек:Р(0;0;2)Q(0;6;4)R(6;6;4)M(6;0;2)SPQRM=P


Слайд 25
Задачи для самостоятельного решения:
Построить сечение куба плоскостью, проходящей

Задачи для самостоятельного решения:Построить сечение куба плоскостью, проходящей через точки P,

через точки P, Q, R, найти координаты точек сечения

и площадь сечения, если:
P принадлежит CC1,C1P=2,
Q- середина AD,R-середина A1B1.
2. P принадлежит CC1,C1P=1,
Q- середина AD,R-середина AA1.


Слайд 26
3. P принадлежит DD1,D1P=1,
Q-

3. P принадлежит DD1,D1P=1,  Q- середина AD,R-середина AB.4. P принадлежит

середина AD,R-середина AB.
4. P принадлежит AA1, A1P=1,

Q- середина D1D, R принадлежит CC1, CR=1.
5. P принадлежит BB1,BP=2,
Q- середина C1D1,R-середина AA1.


Узнать ещё

Знание — сила. Познавательная информация

Сечение куба плоскостью

Задачи на построение сечений куба плоскостью, как правило, проще чем, например, задачи на сечения пирамиды.

Провести прямую можем через две точки, если они лежат в одной плоскости. При построении сечений куба возможен еще один вариант построения следа секущей плоскости. Поскольку две параллельные плоскости третья плоскость пересекает по параллельным прямым, то, если в одной из граней уже построена прямая, а в другой есть точка, через которую проходит сечение, то можем провести через эту точку прямую, параллельную данной.

Рассмотрим на конкретных примерах, как построить сечения куба плоскостью.

1) Построить сечение куба плоскостью, проходящей через точки A, C и M.

Задачи такого вида — самые простые из всех задач на построение сечений куба. Поскольку точки A и C лежат в одной плоскости (ABC), то через них можем провести прямую. Ее след — отрезок AC. Он невидим, поэтому изображаем AC штрихом. Аналогично соединяем точки M и C, лежащие в одной плоскости (CDD1), и точки A и M, которые лежат в одной плоскости (ADD1). Треугольник ACM — искомое сечение.

2) Построить сечение куба плоскостью, проходящей через точки M, N, P.

Здесь только точки M и N лежат в одной плоскости (ADD1), поэтому проводим через них прямую и получаем след MN (невидимый). Поскольку противолежащие грани куба лежат в параллельных плоскостях, то секущая плоскость пересекает параллельные плоскости (ADD1) и (BCC1) по параллельным прямым. Одну из параллельных прямых мы уже построили — это MN.

Через точку P проводим прямую, параллельную MN. Она пересекает ребро BB1 в точке S. PS — след секущей плоскости в грани (BCC1).

Проводим прямую через точки M и S, лежащие в одной плоскости (ABB1). Получили след MS (видимый).

Плоскости (ABB1) и (CDD1) параллельны. В плоскости (ABB1) уже есть прямая MS, поэтому через точку N в плоскости (CDD1) проводим прямую, параллельную MS. Эта прямая пересекает ребро D1C1 в точке L. Ее след — NL (невидимый). Точки P и L лежат в одной плоскости (A1B1C1), поэтому проводим через них прямую.

Пятиугольник MNLPS — искомое сечение.

3) Построить сечение куба плоскостью, проходящей через точки M, N, P.

Точки M и N лежат в одной плоскости (ВСС1), поэтому через них можно провести прямую. Получаем след MN (видимый). Плоскость (BCC1) параллельна плоскости (ADD1),поэтому через точку P, лежащую в (ADD1), проводим прямую, параллельную MN. Она пересекает ребро AD в точке E. Получили след PE (невидимый).

Больше нет точек, лежащей в одной плоскости, или прямой и точки в параллельных плоскостях. Поэтому надо продолжить одну из уже имеющихся прямых, чтобы получить дополнительную точку.

Если продолжать прямую MN, то, поскольку она лежит в плоскости (BCC1), нужно искать точку пересечения MN с одной из прямых этой плоскости. С CC1 и B1C1 точки пересечения уже есть — это M и N. Остаются прямые BC и BB1. Продолжим BC и MN до пересечения в точке K. Точка K лежит на прямой BC, значит, она принадлежит плоскости (ABC), поэтому через нее и точку E, лежащую в этой плоскости, можем провести прямую. Она пересекает ребро CD в точке H. EH -ее след (невидимый). Поскольку H и N лежат в одной плоскости (CDD1), через них можно провести прямую. Получаем след HN (невидимый).

Плоскости (ABC) и (A1B1C1) параллельны. В одной из них есть прямая EH, в другой — точка M. Можем провести через M прямую, параллельную EH. Получаем след MF (видимый). Проводим прямую через точки M и F.

Шестиугольник MNHEPF — искомое сечение.

Если бы мы продолжили прямую MN до пересечения с другой прямой плоскости (BCC1), с BB1, то получили бы точку G, принадлежащую плоскости (ABB1). А значит, через G и P можно провести прямую, след которой PF. Далее — проводим прямые через точки, лежащие в параллельных плоскостях, и приходим к тому же результату.

Работа с прямой PE дает то же сечение MNHEPF.

4) Построить сечение куба плоскостью, проходящей через точку M, N, P.

Здесь можем провести прямую через точки M и N, лежащие в одной плоскости (A1B1C1). Ее след — MN (видимый). Больше нет точек, лежащих в одной плоскости либо в параллельных плоскостях.

Продолжим прямую MN. Она лежит в плоскости (A1B1C1), поэтому пересечься может только с одной из прямых этой плоскости. С A1D1 и C1D1 точки пересечения уже есть — N и M. Еще две прямые этой плоскости — A1B1 и B1C1. Точка пересечения A1B1 и MN — S. Поскольку она лежит на прямой A1B1, то принадлежит плоскости ( ABB1), а значит, через нее и точку P, лежащую в этой же плоскости, можно провести прямую. Прямая PS пересекает ребро AA1 в точке E. PE — ее след (видимый). Через точки N и E, лежащие в одной плоскости (ADD1), можно провести прямую, след которой — NE (невидимый). В плоскости (ADD1) есть прямая NE, в параллельной ей плоскости (BCC1) — точка P. Через точку P можем провести прямую PL, параллельную NE. Она пересекает ребро CC1 в точке L. PL — след этой прямой (видимый). Точки M и L лежат в одной плоскости (CDD1), значит, через них можно провести прямую. Ее след — ML (невидимый). Пятиугольник MLPEN — искомое сечение.

Можно было продолжать прямую NM в обе стороны и искать ее точки пересечения не только с прямой A1B1, но и с прямой B1C1, также лежащей в плоскости (A1B1C1). В этом случае через точку P проводим сразу две прямые: одну — в плоскости (ABB1) через точки P и S, а вторую — в плоскости (BCC1), через точки P и R. После чего остается соединить лежащие в одной плоскости точки: M c L, E — с N.

«Сечение куба плоскостью и практическое их применение в задачах».

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

Развитие управляющих функций мозга ребёнка: полезные советы и упражнения для педагогов

Сертификат и скидка на обучение каждому участнику

Общеобразовательная школа І-ІІІ ступеней №2

отдела образования администрации города Кировское

«Сечение куба плоскостью

и практическое их применение в задачах».

Подготовила учитель математики

Задачи на построение сечений многогранников занимают значительное место как школьном курсе геометрии для старших классов, так и на экзаменах разного уровня. Решение этого вида задач способствует усвоению аксиом стереометрии, систематизации знаний и умений, развитию пространственного представления и конструктивных навыков. Общеизвестны трудности, возникающие при решении задач на построение сечений.

Основными действиями, составляющими метод построения сечений, являются нахождение точки пересечения прямой с плоскостью, построение линий пересечения двух плоскостей, построение прямой параллельной плоскости, построение прямой перпендикулярной плоскости.

Проиллюстрирую построение сечения на одной задаче из школьного курса математики:

Решение: Построим два требуемых сечения, взяв точку М1 ближе к точке В, а точку М2 ближе к В1. Оба сечения показаны на рисунке .В начале движения когда точка М1только отошла от точки В1, сечение представляет собой треугольник с основанием АС и высотой М1О, которая чуть больше отрезка ВО, т.е. Если точка М1 займёт положение М2 расположенной очень близко к точке В1, то АМ2С почти совпадёт с АВ1С, а его высота М1О – с отрезком В1О, длина которого равна (ОВ1==).

Отсюда по соображениям непрерывности делаем вывод:

Особо следует посмотреть, что произойдёт, если точка М1 займёт положение вершины В.

2. Построить сечение куба плоскостью, проходящей через три точки А1, E и L , лежащие на рёбрах куба.

Плоскости граней A 1 ADD 1 и DD 1 C 1 C пересекаются по прямой DD 1, а плоскости граней A 1 B 1 C 1 D 1 u DD 1 C 1 C – по прямой D 1 C 1. Соединив точки А и Е , получим прямую пересечения секущей плоскости с плоскостью грани AA 1 D 1 D , а продолжив её, найдём точку N , принадлежащую трём плоскостям: плоскости сечения и плоскостям граней AA 1 D 1 D u DD 1 C 1 C .

Аналогично найдём точку М, общую трём плоскостям: плоскости сечения и плоскостям граней A 1 B 1 C 1 D 1 u DD 1 C 1 C . Таким образом, точки N u M принадлежат секущей плоскости и плоскости DD 1 C 1 C ; прямая MN – линия пересечения плоскости сечения с плоскостью грани DD 1 C 1 C , а F и K – точки пересечения её с рёбрами куба CD u CC 1. Последовательно соединив прямыми точки A 1, E , F , K u L , получаем пятиугольник A ! EFKL , который и даст нам искомое сечение.

При построении сечения куба плоскостью Х при произвольном расположении точек в сечении получается: треугольник, трапеция, прямоугольник, пятиугольник или шестиугольник. Естественно возник вопрос, как вид сечения зависит от вида расположения точек задающих это сечение

Я решил провести исследование, цель которого является выяснение.

Построить сечения куба плоскостью, когда заданы три точки принадлежащие рёбрам с одной вершиной.

Взяты три точки A 1, D , C 1, которые принадлежат вершине D 1, а сами являются вершинами куба.

В сечении получился равносторонний треугольник, так как A 1 C 1, A 1 D u DC 1 – диагонали граней этого куба.

Три точки: A 1 u C 1 – вершины куба, а точка F принадлежит ребру куба DD 1. Точки принадлежат прямым выходящим из вершины D 1.

В сечении получился равнобедренный треугольник, так как F равноудалена от точек A 1 u C 1.

Три точки: A 1 u C 1 – вершины куба, а точка F принадлежит прямой ребра куба DD 1. Точки принадлежат прямым выходящим из одной вершины D 1.

В сечении получается равнобедренная трапеция, так как F равноудалена от точек A 1 u C 1, то есть LA 1= KC 1.

Три точки принадлежащие рёбрам с одной вершиной D 1. Точки F u M принадлежат продолжениям рёбер D 1 D u D 1 C соответственно, а точка A 1 является вершиной куба.

В сечении получился пятиугольник A 1 KLNG .

Взяты три точки F , M u Q так, что лежат на продолжении рёбер D 1 D , D 1 C 1, и D 1 A 1 соответственно.

В сечении получился шестиугольник KLNGJH .

Три точки лежат на рёбрах с одной вершиной D 1.

В сечении получился произвольный треугольник, но если точки расположить так чтобы D 1 Q = D 1 M = D 1 F , то есть если они были бы равноудалены от вершины D 1 то в сечении получился бы равносторонний треугольник.

Секущая плоскость задана точками Н, Q и M . В сечении получается параллелограмм, так как KC ││ MP и MK ││ PC по теореме о пересечении двух параллельных плоскостей третьей.

Если точки H , Q и M , задают секущую плоскость, удаленные от D , на расстоянии 2 a , где а – для ребра куба, то в сечении получается правильный треугольник ACB 1.

Вывод: три задающих сечение точки принадлежат трём рёбрам куба с общей вершиной или являются их продолжением, то в сечении получается: треугольник, пятиугольник, шестиугольник трапеция, параллелограмм.

Построение сечения куба плоскостью, когда заданы три точки, две из которых лежат на смежных рёбрах, а третья точка лежит на ребре не смежном с ними.

Три точки M , K u F , взяты так что M u F принадлежат рёбрам с одной вершиной A 1, а точка K лежит на ребре не смежным с ними.

В сечении получается прямоугольник, так как А1М= D 1 K и по теореме о трёх перпендикулярах можно доказать что MKLF – прямоугольник., а если А1М D 1 K , то может получится трапеция или пятиугольник.

Взяты три точки так, что K u L принадлежат рёбрам выходящим из одной вершины A 1, а точка N принадлежит ребру CC 1, не смежному сними. K , L u N середины рёбер A 1 A , A 1 B 1 u CC 1 – соответственно.

В сечении получается правильный шестиугольник KLGNHM

Взяты три точки так, что K u L принадлежат рёбрам выходящим из одной вершины A 1, а точка T принадлежит ребру DC .

В сечении получается шестиугольник KLFRTZ .

Три точки взяты так, что K u L принадлежат рёбрам куба с одной вершины A 1, а точка M ребре DD 1.

В сечении получается трапеция LKQM .

Три точки K u L которые принадлежат рёбрам с одной вершиной A 1.и точка R которая лежит на ребре BC .

В сечении получается пятиугольник KLFRT .

Вывод: Если секущая плоскость задана тремя точками, две из которых лежат на смежных рёбрах, а третья на ребре не смежном с ними, то в сечении может получиться прямоугольник, пятиугольник, шестиугольник, трапеция.

В сечении куба параллелограмм и его частные случаи.

Точки T , H , J задающие сечение расположены так, что THAD , HJAD . В сечении получается квадрат HTKJ .

Сечение задано точками C , F , L , причём DF = FD 1, BL = LB 1. В сечении получается ромб AFCL .

Сечение задано точками C , G , H . B 1 H = DG . В сечении параллелограмм A 1 GCH.

Точки задающие сечение являются вершинами куба A , D , C 1. В сечении получается прямоугольник

В сечении куба правильные многоугольники

Треугольник АВВ1 равносторонний, так как его стороны это диагонали граней куба.

Треугольник КМТ равносторонний, так как КВ=МВ=ТВ.

КМТЕ – квадрат, так как сечение задано точками М, К, Е и МК AD , EKAD .

В сечении правильный шестиугольник КМТНЕО, так как точки Н, Е, К задающие сечение являются серединами рёбер СС1, DC , АА1 соответственно.

Куб и несколько задач по стереометрии с ЕГЭ.

В пособии “ЕГЭ 2005. Математика. Типовые тестовые задачи” (Корникова Т. А. и др.) Содержит 10 задач (С4) по стереометрии, объединенных общей идеей: дана треугольная призма АВСА 1 В 1 С 1 стороны основания АВ и ВС взаимно перпендикулярны и перпендикулярны ребру ВВ 1 , АВ=ВС=ВВ 1 , вершина А является вершиной конуса (или центром одного из оснований цилиндра, или центром сферы), основание конуса (сфера или второе основание цилиндра) проходит через середину одного ребра призмы, длина его известна. Надо найти объем или поверхность конуса (сферы, цилиндра).

Общий пример решения:

Данную призму дополнить до куба. Шестиугольник DEFKLM – сечение куба плоскостью основания конуса , окружность которого проходит через середину А1В1, А – вершина конуса, или

DEFKLM – сечение куба плоскостью основания цилиндра, окружность которого проходит через середину А1В1, А – центр второго основания цилиндра, или это сечение куба плоскостью большого круга сферы с центром А, сфера которого проходит через середину А1В1.

Шестиугольник DEFKLM – сечение куба плоскостью, проходящей через середину рёбер А 1 В 1 , ВВ 1 , ВСЖ при построении получаются точки K , L , M , которые являются серединами соответствующих рёбер. Стороны этого шестиугольника являются гипотенузами треугольников DB 1 E , EBF , FCK , KQL , LRM , MA 1 D , катеты которых равны половине ребра куба. Тогда центр этого шестиугольника является центром описанной около него окружности, которая пересекает рёбра куба в точках D , E , F , K , L и М, радиус этой окружности , где А 1 В 1 = а .

AO EL, т . к . EAL – равнобедренный: AL = AE .

( ABE u EAL – прямоугольные, AB = AQ = а, BE = LQ = )

EO = OL как середина диагонали Е L шестиугольника DEFKLM , т. е. АО – медиана ,а по свойствам равнобедренного треугольника и высота. Аналогично доказывается АО DK . Так как АО перпендикулярна к двум пересекающимся прямым плоскости шестиугольника, то АО перпендикулярна ко всей плоскости.

Если А – вершина конуса то АО – его высота, если А – центр второго основания цилиндра, то АО- высота цилиндра.

АВС: АС=, P – точки пресечения диагоналей основания куба, АР=, РР 1 =АА 1 = а . ОР=РР 1 = , тогда из прямоугольного РОА АО=. И так АО=.

Тогда, если идёт речь о конусе:

=

(из ).

Ответ:

Ответ:

Ответ:

Корникова Т. А. и др. типовые тестовые задания. ЕГЭ – 2005

Задача. Даны призма АВСА1В1С1 и цилиндр. Стороны АВ и ВС основания призмы перпендикулярны ребру ВВ1 и взаимно перпендикулярны. Центром основания цилиндра служит точка А1 окружность второго основания проходит через середину ребра А1В1.

Найдите площадь полной поверхности цилиндра, если ВВ1=АВ=ВС=10. Найдите его объём.

. .

Так как стороны АВ и ВС основания призмы перпендикулярны ребру ВВ1 и взаимно перпендикулярны и АВ=ВС=ВВ1, то призма АВСА1В1С1 – это половина куба с ребром АВ. Окружность второго основания цилиндра проходит через середину А1В1. Эта окружность пересекает и другие рёбра куба. И эти точки пересечения окружности второго основания цилиндра и рёбер куба лежит в одной плоскости (плоскость сечения) и равноудалены от центра второго основания цилиндра. Плоскость второго основания цилиндра образует в сечении куба шестиугольник DEFKLM , все вершины которого являются вершинами соответствующих рёбер. Тогда ED =АР= R , ЕВ1 D , В=90 0 (по условию), B 1 E = DB 1=, тогда по теореме Пифагора ED =, R =.

Докажем, что АО перпендикулярно к сечению DEFKLM ,так как является его высотой цилиндра.

РОА , Р=90 0 РА=, РО=.

По теореме Пифагора ОА= (ОА= h =).

SPO, P=90 0 PS= SO

в AOS: AO 2 =75 SO 2 =

AS 2 =AO 2 +SO 2 . AOS – прямоугольный АО SO .

Ответ:

Корникова Т. А. и др. типовые тестовые задания. ЕГЭ – 2005

Задача. Даны призма АВСА1В1С1 и конус. Стороны АВ и ВС основания перпендикулярны ребру ВВ1 и взаимно перпендикулярны. Вершина конуса располагается в точке А, окружность основания проходит через середину ребра А1В1.

Найдите площадь полной поверхности конуса, если ВВ1=АВ=ВС=8. Найдите объём этого конуса.

. .

Так как по условию дана прямая призма, в которой ВВ1=АВ=ВС, то эта призма является половиной куба. Вершина куба А является и вершиной конуса, основание которого пересекает А1В1 в точке D , следовательно AD – образующая конуса AD =. Сечение куба плоскостью основания конуса – это правильный шестиугольник DEFKLM , т.к. А D , AE , AF , AK , AL , AM – это образующие конуса, вершины D , E , F , K , L , M – равноудалены от основания высоты конуса в точке О, являются серединами рёбер куба. R=ED, EB 1 D, B 1 D =B 1 E=4, ED=4.

AA 1 D, A 1 =90 0 , AD=.

.

AC = (из ОАН, ОН АН, НО=4, АН=4).

Ответ:

В результате проведённого компьютерного эксперимента в работе было выявлено: что в зависимости от точек задающих секущую плоскость в сечении куба могут получиться треугольники (произвольный, равнобедренный и правильный), четырёхугольники (квадрат, прямоугольник, трапеция, ромб, параллелограмм), пятиугольники и шестиугольники. Особое выделены правильный треугольник и шестиугольник, рассмотрены свойства этих многоугольников и задачи с ними связанные располагавшиеся в одном из пособий для подготовки к ЕГЭ по математике.

Выполнение работы расширило мои представления о выполнении построений сечения многогранников плоскостью, дало возможность более глубоко освоить некоторые компьютерные программы способствующие развитию конструктивных навыков, которые позволили разобраться в решении задач по стереометрии, предлагающихся в ЕГЭ по математике.

Методы построения сечений многогранников

Разделы: Математика

Метод сечений многогранников в стереометрии используется в задачах на построение. В его основе лежит умение строить сечение многогранника и определять вид сечения.

Данный материал характеризуется следующим особенностями:

  1. Метод сечений применяется только для многогранников, так как различные сложные (наклонные) виды сечений тел вращения не входят в программу средней школы.
  2. В задачах используются в основном простейшие многогранники.
  3. Задачи представлены в основном без числовых данных, чтобы создать возможность их многовариантного использования.

Чтобы решить задачу построения сечения многогранника ученик должен знать:

  • что значит построить сечение многогранника плоскостью;
  • как могут располагаться относительно друг друга многогранник и плоскость;
  • как задается плоскость;
  • когда задача на построение сечения многогранника плоскостью считается решенной.

Поскольку плоскость определяется:

  • тремя точками;
  • прямой и точкой;
  • двумя параллельными прямыми;
  • двумя пересекающимися прямыми,

построение плоскости сечения проходит в зависимости от задания этой плоскости. Поэтому все способы построения сечений многогранников можно разделить на методы.

Существует три основных метода построения сечений многогранников:

  1. Метод следов.
  2. Метод вспомогательных сечений.
  3. Комбинированный метод.

Первые два метода являются разновидностями Аксиоматического метода построения сечений.

Можно также выделить следующие методы построения сечений многогранников:

  • построение сечения многогранника плоскостью, проходящей через заданную точку параллельно заданной плоскости;
  • построение сечения, проходящего через заданную прямую параллельно другой заданной прямой;
  • построение сечения, проходящего через заданную точку параллельно двум заданным скрещивающимся прямым;
  • построение сечения многогранника плоскостью, проходящей через заданную прямую перпендикулярно заданной плоскости;
  • построение сечения многогранника плоскостью, проходящей через заданную точку перпендикулярно заданной прямой.

В федеральный перечень учебников по геометрии для 10-11 класов входят учебники авторов:

  • Атанасяна Л.С., Бутузова В.Ф., Кадомцева С.Б. и др (Геометрия, 10-11);
  • Погорелова А.В. (Геометрия, 7-11);
  • Александрова А.Д., Вернера А.Л., Рыжик В.И. (Геометрия, 10-11);
  • Смирновой И.М. (Геометрия, 10-11);
  • Шарыгина И.Ф. (Геометрия, 10-11).

Рассмотрим подробнее учебники Л.С, Атанасяна и Погорелова А.В.

В учебнике Л.С. Атанасяна на тему “Построение сечений многогранников” выделено два часа. В 10 классе в теме “Параллельность прямых и плоскостей” после изучения тетраэдра и параллелепипеда отводится один час на изложение параграфа “Задачи на построение сечений”. Рассматриваются сечения тетраэдра и параллелепипеда. И тема “Параллельность прямых и плоскостей” завершается решением задач на одном или двух часах (всего задач на построение сечений в учебнике восемь).

В учебнике Погорелова А.В. на построение сечений отводится около трех часов в главе “Многогранники”: один – на изучение темы “Изображение призмы и построение ее сечений”, второй – на изучение темы “Построение пирамиды и ее плоских сечений” и третий – на решение задач. В списке задач, приведенных после темы, задач на сечение насчитывается всего около десяти.

Мы предлагаем систему уроков по теме “Построение сечений многогранников” для учебника Погорелова А.В.

Материал предлагается расположить в той последовательности, в какой он может применяться для обучения учащихся. Из изложения темы “Многогранники” предлагается исключить следующие параграфы: “Построение сечений призмы” и “Построение сечений пирамиды” с тем, чтобы систематизировать данный материал в конце этой темы “Многогранники”. Классифицировать его по тематике задач с примерным соблюдением принципа “от простого к сложному” можно весьма условно следующим образом:

  1. Определение сечения многогранников.
  2. Построение сечений призмы, параллелепипеда, пирамиды методом следов. (Как правило в школьном курсе стереометрии используются задачи на построение сечений многогранников, решаемые основными методами. Остальные методы, в связи с их более высоким уровнем сложности, учитель может оставить для рассмотрения на факультативных занятиях или на самостоятельное изучение. В задачах на построение основными методами требуется построить плоскость сечения, проходящую через три точки).
  3. Нахождение площади сечений в многогранниках (без использования теоремы о площади ортогональной проекции многоугольника).
  4. Нахождение площади сечений в многогранниках (с применением теоремы о площади ортогональной проекции многоугольника).

СТЕРЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ НА ПОСТРОЕНИЕ СЕЧЕНИЙ МНОГОГРАННИКОВ И МЕТОДИКА ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НА УРОКАХ В 10-11 КЛАССАХ.

(система уроков и факультативных занятий по теме “Построение сечений многогранников”)

Тема урока: “Построение сечений многогранников”.

Цель урока: ознакомление с методами построений сечений многогранников.

[spoiler title=”источники:”]

http://infourok.ru/sechenie-kuba-ploskostyu-i-prakticheskoe-ih-primenenie-v-zadachah-853105.html

http://urok.1sept.ru/articles/212754

[/spoiler]

Добавить комментарий