W tym materiale dowiesz się, jak rysować siatki ostrosłupów oraz, w jaki sposób obliczać pole powierzchni ostrosłupa. Rozwiążesz zadania dotyczące tych zagadnień.
Siatka ostrosłupa
Jeżeli chcemy zbudować pudełko o konkretnych wymiarach, najpierw należy przygotować jego siatkę. Łatwo wtedy obliczyć, ile kartonu potrzeba, aby wykonać pudełko.
Przykład 1
Zapoznaj się z poniższymi animacjami, aby dowiedzieć się jak powstaje siatka ostrosłupa prawidłowego czworokątnego.
R1V54bZuFnQiC1
Animacja 3D pokazuje drewniane klocki w kształcie brył. Kreślone są krawędzie jednego klocka – powstaje ostrosłup. Następnie dwa jednakowe ostrosłupy rozkładają się na dwie różne siatki ostrosłupa.
Animacja 3D pokazuje drewniane klocki w kształcie brył. Kreślone są krawędzie jednego klocka – powstaje ostrosłup. Następnie dwa jednakowe ostrosłupy rozkładają się na dwie różne siatki ostrosłupa.
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
Animacja 3D pokazuje drewniane klocki w kształcie brył. Kreślone są krawędzie jednego klocka – powstaje ostrosłup. Następnie dwa jednakowe ostrosłupy rozkładają się na dwie różne siatki ostrosłupa.
RUkg1A7f4sEho1
Animacja 3D pokazuje dwie siatki ostrosłupa prawidłowego czworokątnego, które składają się w jednakowe ostrosłupy. Ostrosłup zamienia się w drewniany klocek leżący między innymi klockami.
Animacja 3D pokazuje dwie siatki ostrosłupa prawidłowego czworokątnego, które składają się w jednakowe ostrosłupy. Ostrosłup zamienia się w drewniany klocek leżący między innymi klockami.
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
Animacja 3D pokazuje dwie siatki ostrosłupa prawidłowego czworokątnego, które składają się w jednakowe ostrosłupy. Ostrosłup zamienia się w drewniany klocek leżący między innymi klockami.
Ostrosłup jest trójwymiarową bryłą przypominającą piramidę. Składa się z podstawy, która jest pewnym wielokątem oraz z trójkątnych ścian bocznych. W ostrosłupie ścian bocznych jest tyle, ile krawędzi posiada jego podstawa. Ostrosłup możemy rozłożyć na płasko, uzyskując siatkę składającą się z kilku figur: wielokąta w kształcie podstawy oraz odpowiedniej liczby trójkątów, które są ścianami bocznymi. Układ siatki nie jest przypadkowy. Nie zawsze odpowiednia liczba trójkątów wraz z odpowiednią podstawą mogą utworzyć ostrosłup. Przykłady konstrukcji siatek przedstawimy poniżej. Dla wygody określmy, że nasz ostrosłup ma w podstawie kwadrat, a jego ściany boczne to cztery identyczne trójkąty równoramienne. 1. Weźmy kwadrat, który stanowi jego podstawę. Do jego lewej krawędzi przylega jeden z trójkątów swoją podstawą. Ten trójkąt przylega lewym ramieniem do prawego ramienia drugiego trójkąta, który z kolei lewym ramieniem dolega do prawego ramienia trzeciego trójkąta. Ostatni trójkąt przylega swoim prawym ramieniem do lewego ramienia trójkąta trzeciego. 2. Drugim przykładem siatki może być siatka tej samej bryły, której opis zaczniemy od kwadratu. Do jego prawego boku przylega pierwszy trójkąt swoją podstawą, a do jego lewego boku przylega drugi trójkąt, również swoją podstawą. Do górnego oraz dolnego boku kwadratu przylegają trójkąty odpowiednio trzeci i czwarty, również swoimi podstawami.
Przykład 2
Opiszemy, jak na podstawie siatki ostrosłupa określić, czy jest to ostrosłup prawidłowy.
Rozwiązanie:
Każdy ostrosłup prawidłowy musi mieć w podstawie wielokąt foremny oraz wysokość tego ostrosłupa musi opadać na środek geometryczny jego podstawy. Oznacza to, że siatka ostrosłupa jest siatką ostrosłupa prawidłowego wtedy, kiedy składa się z jednego wielokąta foremnego, a pozostałe figury w tej siatce to przystające trójkąty równoramienne.
Przykład 3
Odpowiemy na pytania:
W kształcie jakich trójkątów są ściany boczne ostrosłupa prostego?
Jak położone są względem podstawy ściany boczne ostrosłupa prostego?
Rozwiązanie:
Zauważmy, że wszystkie krawędzie boczne ostrosłupa prostego mają równe długości. Zatem trójkąty, które znajdują się w ścianach bocznych tego ostrosłupa są trójkątami równoramiennymi.
Ponadto, z faktu, że długości wszystkich krawędzi bocznych ostrosłupa prostego są równe możemy zauważyć, że wszystkie ściany boczne tego ostrosłupa są nachylone do podstawy pod takim samym kątem.
Przykład 4
Objaśnimy na podstawie rysunków, jak narysować siatkę ostrosłupa prawidłowego czworokątnego.
Rysowanie siatki ostrosłupa prawidłowego czworokątnego rozpoczynamy od narysowania jego podstawy, którą jest kwadrat.
Rm5h9hUAoHBSL
Na kartce w kratkę narysowano kwadrat o krawędzi długości trzech kratek.
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
Następnie zaznaczamy cztery punkty, które znajdują się na symetralnych wszystkich boków tego kwadratu i odległość tych punktów od odpowiednich wierzchołków jest taka sama. Odległość ta musi być większą niż połowa długości boku kwadratu.
R1VgSWucsr8F6
Na kartce w kratkę narysowany jest kwadrat o krawędzi długości trzech kratek. Narysowano na kartce cztery punkty. Każdy z punktów jest oddalony od jednego z boków kwadratu o dwie kratki w taki sposób, że leży poza kwadratem. Punkty leżące na przeciwko siebie leżą na prostej równoległej do sąsiedniego boku kwadratu, która przechodzi przez środek kwadratu.
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
W ostatnim etapie łączymy wierzchołki kwadratu z zaznaczonymi punktami w taki sposób, jak pokazano na poniższym rysunku.
R1BC4V3MxnW7X
Na kartce w kratkę narysowany jest kwadrat o krawędzi długości trzech kratek. Narysowane na kartce są cztery punkty. Każdy z punktów jest oddalony od jednego z boków kwadratu o dwie kratki w taki sposób, że leży poza kwadratem. Punkty leżące na przeciwko siebie leżą na prostej równoległej do sąsiedniego boku kwadratu, która przechodzi przez środek kwadratu. Dorysowane punkty połączono z wierzchołkami kwadratu w taki sposób, że powstały cztery trójkąty równoramienne, których podstawami są boki kwadratu.
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
Zauważmy, że siatka ostrosłupa prawidłowego czworokątnego składa się z kwadratu oraz czterech przystających trójkątów równoramiennych.
Przykład 5
Objaśnimy na podstawie rysunku, jak narysować siatkę czworościanu foremnego.
R1aqUF5IzMa3a1
Rysunek przedstawia kolejne kroki tworzenia siatki czworościanu foremnego. W pierwszym kroku narysowano trójkąt równoboczny. W drugim kroku dorysowano do poprzedniego trójkąta taki sam trójkąt równoboczny w taki sposób, że oba trójkąty mają jedną krawędź wspólną. W trzecim kroku dorysowano do pierwszego trójkąta kolejny taki sam trójkąt równoboczny. Również ma on jedną krawędź wspólną z pierwszym trójkątem. W czwartym kroku dorysowano do pierwszego trójkąta taki sam trójkąt równoramienny w taki sposób, że ma on jedną krawędź wspólną z pierwszym trójkątem.
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
Rysowanie siatki czworościanu foremnego rozpoczynamy od narysowania trójkąta równobocznego. Następnie do jednego z boków tego trójkąta dorysowujemy kolejny trójkąt równoboczny. Zauważmy, że trójkąty te są do siebie przystające. W kolejnych etapach postępujemy analogicznie dorysowując trójkąty równoboczne do pozostałych boków pierwszego z narysowanych trójkątów. Otrzymujemy wówczas siatkę czworościanu foremnego, która składa się z czterech przystających trójkątów równobocznych. Możemy zauważyć, że siatka ta ma kształt trójkąta równobocznego o boku dwa razy dłuższym niż krawędź tego czworościanu foremnego.
Siatka ostrosłupa składa się z wielokąta będącego podstawą ostrosłupa i trójkątów – ścian bocznych.
Pole powierzchni ostrosłupa
Przykład 6
Rysunek przedstawia siatkę, z której można skleić model ostrosłupa prawidłowego.
Obliczymy pole podstawy, pole ściany bocznej oraz pole powierzchni ostrosłupa, przyjmując, że jedna kratka ma długość .
Rysunek przedstawia siatkę, z której można skleić model ostrosłupa prawidłowego. Oblicz pole podstawy i pole ściany bocznej. Czy potrafisz obliczyć pole powierzchni całkowitej ostrosłupa? Jeśli tak – zrób to.
Rpd4At7qmUZro
Rysunek przedstawia siatkę ostrosłupa prawidłowego trójkątnego. Długość boku trójkąta w podstawie wynosi trzy kratki. Wysokość trójkąta, który stanowi ścianę boczną w tej siatce wynosi 6 kratek.
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
Zauważmy, że podstawą tego ostrosłupa jest trójkąt równoboczny o boku długości , więc jego pole możemy obliczyć ze wzoru , gdzie jest długością boku tego trójkąta. Mamy zatem, że pole podstawy wynosi
.
Ponadto wysokość ściany bocznej ma długość , a stąd pole ściany bocznej wynosi
.
Ponieważ wszystkie ściany boczne tego ostrosłupa są przystającymi trójkątami równoramiennymi, to mają one takie samo pole powierzchni. Otrzymujemy, więc, że pole powierzchni całkowitej ostrosłupa wynosi
.
Mając siatkę ostrosłupa, można obliczyć jego pole powierzchni.
Ważne!
Pole powierzchni całkowitej ostrosłupa jest sumą pola podstawy i sumą pól trójkątów będących ścianami bocznymi.
– pole powierzchni całkowitej;
– pole podstawy;
- pole powierzchni bocznej.
RliPny5SNcn6v1
Rysunek siatki ostrosłupa o podstawie rombu. Podstawę wyróżniono kolorem niebieskim. Ściany boczne są trójkątami równobocznymi, wyróżniono je kolorem zielonym.
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
Przykład 7
Obliczymy pole powierzchni ostrosłupa prawidłowego sześciokątnego, którego krawędź podstawy ma długość , a wysokość ściany bocznej jest równa .
R1ThtQ80qldbD1
Rysunek przedstawia ostrosłup prawidłowy sześciokątny i jego siatkę, która składa się z sześciokąta foremnego o krawędziach równych 6 cm i sześciu trójkątów równoramiennych. Wysokość ścian bocznych wynosi 10 cm.
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
Podstawą ostrosłupa jest sześciokąt foremny. Obliczamy jego pole – jako sumę pól sześciu przystających trójkątów równobocznych o boku długości .
.
Każda ze ścian bocznych ostrosłupa jest trójkątem o podstawie długości i wysokości . Obliczamy pole powierzchni bocznej, czyli sumę pól sześciu przystających trójkątów.
.
Obliczamy pole powierzchni całkowitej – sumę pola podstawy i pola powierzchni bocznej.
.
Odpowiedź:
Pole powierzchni całkowitej ostrosłupa jest równe .
1
Ćwiczenie 1
Narysuj siatkę ostrosłupa prawidłowego, wiedząc, że wysokość jego ściany bocznej jest równa , a krawędź podstawy ma długość i jest
trójkątem,
czworokątem,
sześciokątem.
Przyjmij, że jedna kratka ma długość .
R1cEF67tSGLX3
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
Rysunek zacznij od narysowania odpowiedniego wielokąta foremnego o podanej długości, który będzie stanowił podstawę. Na każdym boku otrzymanego wielokąta zbuduj trójkąt równoramienny o podanej wysokości.
RRusxbv011nig
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
Re59WRRRSv9S71
Ćwiczenie 1
Połącz w pary opisy siatek ostrosłupów z ich sumami długości wszystkich krawędzi. Siatka ostrosłupa składa się z pięciokąta foremnego o długości krawędzi oraz trójkątów równoramiennych o ramionach długości . Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4. Siatka ostrosłupa składa się z trójkąta równobocznego o długości krawędzi oraz trójkątów równoramiennych o wysokości o długości . Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4. Siatka ostrosłupa składa się z sześciokąta foremnego o długości dłuższej przekątnej równej oraz trójkątów równoramiennych o wysokości o długości . Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4. Siatka ostrosłupa składa się z kwadratu o długości przekątnej oraz trójkątów równoramiennych o ramionach długości . Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4.
Połącz w pary opisy siatek ostrosłupów z ich sumami długości wszystkich krawędzi. Siatka ostrosłupa składa się z pięciokąta foremnego o długości krawędzi oraz trójkątów równoramiennych o ramionach długości . Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4. Siatka ostrosłupa składa się z trójkąta równobocznego o długości krawędzi oraz trójkątów równoramiennych o wysokości o długości . Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4. Siatka ostrosłupa składa się z sześciokąta foremnego o długości dłuższej przekątnej równej oraz trójkątów równoramiennych o wysokości o długości . Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4. Siatka ostrosłupa składa się z kwadratu o długości przekątnej oraz trójkątów równoramiennych o ramionach długości . Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4.
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
1
Ćwiczenie 2
Zapoznaj się z poniższą grafiką. Rysunek przedstawia siatkę, z której sklejono pudełko.
RcsvgPnQtjHCf1
Rysunek siatki ostrosłupa w kształcie gwiazdy pięcioramiennej.
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
RGqWJDOsKxEdF
Jaka figura będzie podstawą tego pudełka? Zaznacz poprawną odpowiedź. Możliwe odpowiedzi: 1. trapez, 2. trójkąt, 3. pięciokąt, 4. sześciokąt
trapezu
trójkąta
pięciokąta
sześciokąta
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
R13Ji5MiYBIrz
Jaką figurę może przypominać siatka ostrosłupa pięciokątnego? Zaznacz poprawną odpowiedź. Możliwe odpowiedzi: 1. pięcioramienną gwiazdę, 2. wachlarz składający się z pięciu elementów, 3. żadne z wymienionych, 4. kwiatka o sześciu płatkach
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
RaTmSB5b2rc251
Ćwiczenie 3
Podstawą ostrosłupa jest kwadrat. Wysokością ostrosłupa jest jedna z krawędzi bocznych. Jakim trójkątem jest każda ściana boczna tego ostrosłupa? Zaznacz poprawną odpowiedź. Możliwe odpowiedzi: 1. równobocznym, 2. równoramiennym, 3. rozwartokątnym, 4. prostokątnym
równobocznym
równoramiennym
rozwartokątnym
prostokątnym
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
R15Bodrxui5kT1
Ćwiczenie 4
Pole powierzchni czworościanu foremnego jest równe . Ile jest równa suma długości krawędzi tego czworościanu? Zaznacz poprawną odpowiedź. Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4.
24
12
48
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
2
Ćwiczenie 5
Oblicz wysokość ostrosłupa prawidłowego, którego siatkę przedstawia rysunek.
R1T4UthAv5Hpp1
Rysunek przedstawia siatkę ostrosłupa prawidłowego, która składa się z kwadratu o krawędziach równych 10 cm i czterech trójkątów równoramiennych. Wysokość trójkątów, które stanowią ściany boczne ostrosłupa wynosi 12 cm.
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
R1Jbttlq6xVSx
(Uzupełnij).
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
Wysokość tego ostrosłupa razem z połową długości boku podstawy i wysokością ściany bocznej tworzy trójkąt prostokątny.
Z trójkąta prostokątnego mamy , skąd .
2
Ćwiczenie 6
RnH7ifgD0Zm9p
Wysokość ściany bocznej pewnego ostrosłupa jest równa , a długość krawędzi jego podstawy jest równa . Oblicz pole powierzchni całkowitej tego ostrosłupa prawidłowego w podanych przypadkach. Uzupełnij poniższe zdania odpowiednimi wyrażeniami. Kliknij w lukę, aby rozwinąć listę i wybierz odpowiednie wyrażenie w każdym zdaniu. Podstawą tego ostrosłupa jest trójkąt. Pole takiego ostrosłupa wynosi 1. , 2. , 3. , 4. , 5. .Podstawą tego ostrosłupa jest czworokąt. Pole takiego ostrosłupa wynosi 1. , 2. , 3. , 4. , 5. .Podstawą tego ostrosłupa jest sześciokąt. Pole takiego ostrosłupa wynosi 1. , 2. , 3. , 4. , 5. .
Wysokość ściany bocznej pewnego ostrosłupa jest równa , a długość krawędzi jego podstawy jest równa . Oblicz pole powierzchni całkowitej tego ostrosłupa prawidłowego w podanych przypadkach. Uzupełnij poniższe zdania odpowiednimi wyrażeniami. Kliknij w lukę, aby rozwinąć listę i wybierz odpowiednie wyrażenie w każdym zdaniu. Podstawą tego ostrosłupa jest trójkąt. Pole takiego ostrosłupa wynosi 1. , 2. , 3. , 4. , 5. .Podstawą tego ostrosłupa jest czworokąt. Pole takiego ostrosłupa wynosi 1. , 2. , 3. , 4. , 5. .Podstawą tego ostrosłupa jest sześciokąt. Pole takiego ostrosłupa wynosi 1. , 2. , 3. , 4. , 5. .
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
R1H6m0jmj8aFz
(Uzupełnij).
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
Oblicz pole podstawy i dodaj je do pola wszystkich ścian bocznych. Zwróć uwagę, że w zależności od kształtu podstawy będzie się zmieniała liczba ścian bocznych.
2
Ćwiczenie 7
RXk9U2xKOo8Ga
Pole powierzchni całkowitej ostrosłupa prawidłowego czworokątnego jest równe . Podstawą jest kwadrat o boku . Ile wynosi pole powierzchni jednej ściany bocznej? Zaznacz poprawną odpowiedź. Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4.
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
– pole powierzchni ścian bocznych. Jedna ze ścian ma więc pole równe .
2
Ćwiczenie 8
Pole powierzchni bocznej ostrosłupa prawidłowego trójkątnego jest równe . Krawędź podstawy ma długość . Oblicz wysokość ściany bocznej.
R1NBJ2Jafn4m9
(Uzupełnij).
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
Skorzystaj ze wzoru na pole trójkąta i z faktu, że ten ostrosłup ma trzy ściany boczne.
Pole jednej ściany wynosi . Otrzymujemy więc równanie: , skąd .
2
Ćwiczenie 9
Oblicz pole powierzchni całkowitej ostrosłupa prawidłowego czworokątnego, w którym wysokość ściany bocznej jest równa , a pole powierzchni bocznej jest równe .
RgE0c6jBu13D9
(Uzupełnij).
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
Skorzystaj ze wzoru na pole trójkąta i z faktu, że ten ostrosłup ma cztery ściany boczne.
Z warunków zadania wynika, że , stąd krawędź podstawy . Pole podstawy to , a pole powierzchni całkowitej .
2
Ćwiczenie 10
Oblicz pole powierzchni całkowitej ostrosłupa prawidłowego czworokątnego, w którym krawędź podstawy jest równa , a krawędź boczna ma długość .
R1C1jCvW8zVQs
(Uzupełnij).
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
Wykorzystaj fakt, że ściany boczne ostrosłupa prawidłowego mają kształt trójkątów równoramiennych. Wysokość takiego trójkąta tworzy z połową długości podstawy i z długością ramienia trójkąt prostokątny.
Wysokość ściany bocznej wyznaczymy z trójkąta prostokątnego: , skąd .
Pole podstawy to , zaś pole powierzchni bocznej to.
Pole powierzchni całkowitej – .
2
Ćwiczenie 11
Oblicz pole powierzchni całkowitej ostrosłupa prawidłowego czworokątnego, w którym pole podstawy jest równe , a krawędź boczna ma długość .
R1Lbe5BjAdfSp
(Uzupełnij).
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
Wykorzystaj fakt, że ściany boczne ostrosłupa prawidłowego mają kształt trójkątów równoramiennych. Wysokość takiego trójkąta tworzy z połową długości podstawy i z długością ramienia trójkąt prostokątny. Do obliczenia krawędzi podstawy wykorzystaj wzór na pole kwadratu.
Z warunków zadania wynika, że długość krawędzi podstawy jest równa .
Z odpowiedniego trójkąta prostokątnego wynika, że , skąd . Pole powierzchni całkowitej jest równe .
2
Ćwiczenie 12
RtQnSUqSKz6Oj
Krawędź czworościanu foremnego ma długość . Ile wynosi pole powierzchni tego czworościanu? Zaznacz poprawną odpowiedź. Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4.
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
Pole trójkąta równobocznego o boku długości to ..
Zatem pole powierzchni całkowitej jest równe
2
Ćwiczenie 13
Krawędź podstawy ostrosłupa prawidłowego czworokątnego ma długość . Kąt między wysokością ostrosłupa i wysokością ściany bocznej ma miarę . Oblicz pole powierzchni ostrosłupa.
RMEKT9aiFZAKV
(Uzupełnij).
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
Wysokość tego ostrosłupa tworzy z wysokością ściany bocznej i połową długości podstawy trójkąt o kątach , , .
R8hnSUdwnk6Yd1
Rysunek ostrosłupa o podstawie kwadratu o krawędzi a. Wysokość ostrosłupa H, wysokość ściany bocznej h i połowa długości boku kwadratu tworzą kąt prosty. Rysunek pomocniczy do rozwiązania zadania.
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
Wiemy, że .
Z warunków zadania wynika, że .
Z trójkąta prostokątnego, w którym przeciwprostokątna jest wysokością ściany bocznej, otrzymamy równanie:
, skąd , więc .
Pole powierzchni całkowitej jest równe
.
2
Ćwiczenie 14
Krawędź boczna ostrosłupa prawidłowego czworokątnego ma długość i jest nachylona do podstawy pod kątem . Oblicz pole powierzchni ostrosłupa.
RFQ0CWmk7ls5l
(Uzupełnij).
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
Wysokość tego ostrosłupa tworzy z połową przekątnej podstawy i z krawędzią boczną trójkąt o kątach , , .
RocWAVZcMnh6f
Rysunek ostrosłupa o podstawie kwadratu o krawędzi a. Wysokość ostrosłupa H, wysokość ściany bocznej h i połowa długości boku kwadratu tworzą kąt prosty. Rysunek pomocniczy do rozwiązania zadania.
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
Z warunków zadania: , zatem zachodzi równość:
.
Stąd
.
Pole powierzchni całkowitej jest równe:
.
3
Ćwiczenie 15
Podstawą ostrosłupa jest romb. Spodek wysokości ostrosłupa leży na przecięciu przekątnych podstawy. Dłuższa krawędź boczna ma i jest nachylona do podstawy pod kątem . Kąt nachylenia krótszej krawędzi bocznej do podstawy ma miarę . Oblicz pole podstawy tego ostrosłupa.
Rs7HYHLGEEbao
(Uzupełnij).
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
Zastosuj odpowiedni wzór na pole powierzchni rombu. Połowa dłuższej przekątnej tworzy z wysokością ostrosłupa i dłuższą krawędzią boczną trójkąt o kątach , , , tak samo jak połowa krótszej podstawy z wysokością ostrosłupa i krótszą krawędzią boczną.
Skoro krótsza krawędź boczna jest nachylona do podstawy pod kątem , to trójkąt jest równoboczny. Skoro dłuższa krawędź boczna jest nachylona pod kątem do podstawy, to połowa dłuższej przekątnej podstawy jest równa wysokości trójkąta równobocznego .
Połowę dłuższej przekątnej podstawy obliczymy ze wzoru na wysokość trójkąta równobocznego : .
R1HfshSROOl3O1
Rysunek przedstawia ostrosłup czworokątny, w którym narysowano trójkąt równoboczny, który jest przekrojem poprzecznym tego ostrosłupa. Narysowano drugą przekątną czworokąta, która jest nachylona do krawędzi ściany bocznej pod kątem .
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
Zatem dłuższa przekątna podstawy ma długość .
Odcinek to połowa odcinka , czyli ma długość . Jest on wysokością w trójkącie równobocznym , skąd wyznaczymy długość krótszej przekątnej:
.
Stąd
.
Zatem pole podstawy jest równe
.
3
Ćwiczenie 16
Krawędź podstawy ostrosłupa prawidłowego czworokątnego ma długość . Dwie przeciwległe krawędzie boczne ostrosłupa oraz przekątna podstawy tworzą trójkąt równoramienny. Ramię tego trójkąta ma długość . Oblicz pole powierzchni całkowitej ostrosłupa.
RWAytirxn34Xg
(Uzupełnij).
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
Zauważ, że wysokość ściany bocznej wraz z połową krawędzi podstawy i krawędzią boczną tworzą trójkąt prostokątny.
Przekątna podstawy ostrosłupa jest równa . Wysokość ściany bocznej wyznaczymy z odpowiedniego trójkąta prostokątnego:
skąd
.
Pole powierzchni całkowitej:
.
3
Ćwiczenie 17
Ośmiościan foremny to bryła, którą otrzymujemy, sklejając podstawami dwa jednakowe ostrosłupy prawidłowe czworokątne, w których wszystkie krawędzie mają jednakową długość. Oblicz pole powierzchni ośmiościanu foremnego, którego krawędzie mają długość .
R13nlcWxztmyj
(Uzupełnij).
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
Oblicz pole powierzchni dwóch ostrosłupów prawidłowych czworokątnych, w których wszystkie krawędzie mają jednakową długość a następnie odejmij od niego pole dwóch ścian, które znajdują się wewnątrz ośmiościanu.
Pole to jest równe sumie pól ośmiu trójkątów równobocznych o krawędzi .
Pole ośmiościanu jest równe
.
3
Ćwiczenie 18
Piramida Cheopsa przypomina kształtem ostrosłup prawidłowy czworokątny. Krawędź jej podstawy ma długość , a wysokość . Oblicz pole powierzchni bocznej piramidy.
R1GN6qhpMVXK2
(Uzupełnij).
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
Do obliczenia pola ściany bocznej wykorzystaj wzór na pole trójkąta i fakt, że wysokość ściany bocznej tworzy z połową długości podstawy i wysokością ostrosłupa trójkąt prostokątny.
Wyznaczymy wysokość ściany bocznej z trójkąta prostokątnego: