W materiale najpierw zostaną omówione odcinki w podstawie, potem w ścianie bocznej, a na końcu omówimy wysokość.
R1Iu0jxIy47DH
Ilustracja przedstawia ostrosłup, którego podstawą jest sześciokąt. W ostrosłupie zaznaczono jego wysokość, jest ona pod kątem prostym do podstawy, a jej spodek znajduje się w miejscu przecięcia dłuższych przekątnych ostrosłupa. Pomiędzy wysokością ściany bocznej ostrosłupa a krawędzią podstawy zaznaczono kąt prosty.
W podstawie ostrosłupa prawidłowego sześciokątnego wyróżniamy trzy typy odcinków:
krawędź podstawy,
krótszą przekątną podstawy,
dłuższą przekątną podstawy.
Przypomnijmy, że jeśli krawędź podstawy ma długość , to jej przekątne mają długość oraz .
R1X4Svn1JCCnY
Ilustracja przedstawia sześciokąt prawidłowy, którego bok ma długość a. W sześciokącie zaznaczono jego dłuższą przekątną i podpisano ją oraz jego krótszą przekątną i podpisano ją .
Przykład 1
Pole sześciokąta znajdującego się w podstawie ostrosłupa prawidłowego sześciokątnego wynosi . Obliczymy długości krawędzi i przekątnych podstawy tego ostrosłupa.
Korzystając ze wzoru na pole sześciokąta foremnego, mamy .
Ściana boczna ostrosłupa prawidłowego jest trójkątem równoramiennym, którego ramionami są krawędzie boczne ostrosłupa – będziemy oznaczać je przez , a podstawą – krawędź podstawy. Wysokość tego trójkąta, poprowadzoną z wierzchołka ostrosłupa, będziemy nazywać wysokością ściany bocznej i oznaczać przez .
R1Yu9kkj1Mag6
Ilustracja przedstawia trójkąt równoramienny. Podstawę trójkąta podpisano literą a, ramiona trójkąta podpisano literami b, natomiast wysokość trójkąta odpuszczoną na podstawę podpisano literą h.
Do obliczania długości tych odcinków wykorzystujemy trójkąt prostokątny, którego bokami są:
połowa krawędzi podstawy,
wysokość ściany bocznej,
krawędź boczna.
RITG6m8KO8yM0
Ilustracja przedstawia ostrosłup, którego podstawą jest sześciokąt. W ostrosłupie zaznaczono jego wysokość, jest ona pod kątem prostym do podstawy, a jej spodek znajduje się w miejscu przecięcia dłuższych przekątnych ostrosłupa. Pomiędzy wysokością ściany bocznej ostrosłupa a krawędzią podstawy zaznaczono kąt prosty. W ostrosłupie zaznaczono trójkąt składający się z krawędzi bocznej ostrosłupa, wysokości ściany bocznej oraz fragmentu krawędzi podstawy, który łączy te odcinki.
Przykład 2
Obliczymy długość krawędzi bocznej ostrosłupa prawidłowego sześciokątnego, którego suma długości krawędzi podstawy wynosi , a kąt między sąsiednimi krawędziami bocznymi ma miarę .
Krawędź podstawy ma długość . Możemy obliczyć długość krawędzi bocznej korzystając z funkcji trygonometrycznych kąta ostrego w trójkącie prostokątnym
RS143XMklQR7r
Ilustracja przedstawia ostrosłup, którego podstawą jest sześciokąt. W ostrosłupie zaznaczono jego wysokość, jest ona pod kątem prostym do podstawy, a jej spodek znajduje się w miejscu przecięcia dłuższych przekątnych ostrosłupa. Pomiędzy wysokością ściany bocznej ostrosłupa a krawędzią podstawy zaznaczono kąt prosty. W ostrosłupie zaznaczono trójkąt składający się z krawędzi bocznej ostrosłupa, wysokości ściany bocznej oraz fragmentu krawędzi podstawy, który łączy te odcinki. Krawędź boczna tego ostrosłupa została podpisana literą b. Fragment krawędzi podstawy, będący jedną z przyprostokątnych zaznaczonego trójkąta ma długość jeden. Pomiędzy wysokością tego trójkąta a krawędzią boczną zaznaczono kąt o mierze trzynastu stopni.
. Po odczytaniu z tabeli wartości trygonometrycznych otrzymujemy .
Ostatnim odcinkiem, którym będziemy się zajmować jest wysokość ostrosłupa.
Są dwa typy trójkątów prostokątnych, które można wykorzystywać do obliczania długości tej wysokości.
Boki pierwszego z nich to wysokość ostrosłupa, połowa dłuższej przekątnej (odcinek ten ma długość taką jak krawędź podstawy) oraz krawędź boczna.
R16lK8Jrbrjds
Ilustracja przedstawia ostrosłup, którego podstawą jest sześciokąt. W ostrosłupie zaznaczono jego wysokość, jest ona pod kątem prostym do podstawy, a jej spodek znajduje się w miejscu przecięcia dłuższych przekątnych ostrosłupa. Pomiędzy wysokością ściany bocznej ostrosłupa a krawędzią podstawy zaznaczono kąt prosty. W ostrosłupie zaznaczono trójkąt składający się z krawędzi bocznej ostrosłupa, wysokości ostrosłupa oraz fragmentu przekątnej podstawy. Jest to trójkąt prostokątny. Krawędź boczna tego ostrosłupa, która jest przeciwprostokątną, została podpisana literą b. Wysokość ostrosłupa podpisano literą H. Fragment przekątnej podpisano literą a.
Boki drugiego to wysokość ostrosłupa, odcinek, którego długość jest równa połowie krótszej przekątnej i wysokość ściany bocznej ostrosłupa prawidłowego sześciokątnegowysokość ściany bocznej ostrosłupa prawidłowego sześciokątnegowysokość ściany bocznej ostrosłupa prawidłowego sześciokątnego. Zauważmy, że połowa krótszej przekątnej to wysokość jednego z sześciu trójkątów równobocznych, które powstają poprzez przeprowadzenie wszystkich dłuższych przekątnych podstawy.
RoRRnXDZFrqKa
Ilustracja przedstawia ostrosłup, którego podstawą jest sześciokąt. W ostrosłupie zaznaczono jego wysokość, jest ona pod kątem prostym do podstawy, a jej spodek znajduje się w miejscu przecięcia dłuższych przekątnych ostrosłupa. Pomiędzy wysokością ściany bocznej ostrosłupa a krawędzią podstawy zaznaczono kąt prosty. W ostrosłupie zaznaczono trójkąt składający się z wysokości ściany bocznej ostrosłupa, wysokości ostrosłupa oraz odcinka łączącego spodki tych wysokości. Jest to trójkąt prostokątny, w którym wysokość ściany bocznej jest przeciwprostokątną i została podpisana literą małe h. Wysokość ostrosłupa podpisano literą wielkie H. Odcinek łączący spodki wysokości podpisano .
Z pierwszego trójkąta korzystamy, gdy w treści zadania pojawia się krawędź boczna ostrosłupa prawidłowego sześciokątnegokrawędź boczna ostrosłupa prawidłowego sześciokątnegokrawędź boczna ostrosłupa prawidłowego sześciokątnego. Drugi jest przydatny, gdy mowa jest o wysokości ściany bocznej.
Przykład 3
Obliczymy długość dłuższej przekątnej podstawy ostrosłupa, którego krawędź boczna ma długość , a wysokość ostrosłupa prawidłowego sześciokątnegowysokość ostrosłupa prawidłowego sześciokątnegowysokość ostrosłupa prawidłowego sześciokątnego ma długość .
RipqzQ46P9Aj5
Ilustracja przedstawia ostrosłup, którego podstawą jest sześciokąt. W ostrosłupie zaznaczono jego wysokość, jest ona pod kątem prostym do podstawy i ma długość dziewięć. W ostrosłupie zaznaczono trójkąt składający się z krawędzi bocznej ostrosłupa, wysokości ostrosłupa oraz fragmentu przekątnej podstawy, który łączy te dwa odcinki. Jest to trójkąt prostokątny. Krawędź boczna tego ostrosłupa, która jest przeciwprostokątną, ma długość dwanaście. Fragment przekątnej podpisano literą a.
Korzystając z twierdzenia Pitagorasa otrzymujemy:
, a stąd dalej .
Czyli .
A zatem .
Długość dłuższej przekątnej wynosi więc .
Przykład 4
Kąt pomiędzy wysokością ostrosłupa a wysokością ściany bocznej ma miarę , a krawędź podstawy ma długość . Obliczymy długość wysokości ostrosłupa.
Ilustracja przedstawia ostrosłup, którego podstawą jest sześciokąt. W ostrosłupie zaznaczono jego wysokość, jest ona pod kątem prostym do podstawy. W ostrosłupie zaznaczono trójkąt składający się z wysokości ściany bocznej ostrosłupa, wysokości ostrosłupa oraz odcinka łączącego spodki tych wysokości. Jest to trójkąt prostokątny. Wysokość ściany bocznej tego ostrosłupa jest przeciwprostokątną. Wysokość ostrosłupa podpisano literą H. Odcinek łączący spodki wysokości ma długość trzy. Pomiędzy wysokościami zaznaczono kąt 37 stopni.
Korzystając z funkcji trygonometrycznych kąta ostrego w trójkącie prostokątnym mamy: . Czyli .
Przykład 5
Obliczymy wysokość dachu hełmowego tworzącego ostrosłup prawidłowy sześciokątny, jeżeli do jego pokrycia użyto blachy o kształcie jak na rysunku poniżej (nie liczymy zakładek).
RdtZyyjsmb5CU
Ilustracja przedstawia siatkę, która składa się z sześciu trójkątów równoramiennych połączonych ze sobą ramionami w taki sposób, że układają się w kształt niepełnego sześciokąta. Ramię trójkąta ma długość 6 metrów, natomiast jego podstawa ma długość 4 metry.
Ostrosłup, który powstanie nam po pokryciu dachu blachą, to
RvaLVTNM5s7Ed
Ilustracja przedstawia ostrosłup, którego podstawą jest sześciokąt, którego bok ma długość cztery. W ostrosłupie zaznaczono jego wysokość, jest ona pod kątem prostym do podstawy i jest podpisana literą H. W ostrosłupie zaznaczono trójkąt składający się z krawędzi bocznej ostrosłupa, wysokości ostrosłupa oraz fragmentu przekątnej podstawy, który łączy te dwa odcinki. Jest to trójkąt prostokątny. Krawędź boczna tego ostrosłupa, która jest przeciwprostokątną, ma długość sześć. Fragment przekątnej ma długość cztery.
Korzystając z twierdzenia Pitagorasa,
,
a zatem .
Dach ten będzie miał około wysokości.
W szczególnych przypadkach możemy również korzystać z własności trójkątów równoramiennych narysowanych poniżej. Zwłaszcza, gdy są one równoboczne lub prostokątne.
Rz4nVA0bcspAL
Ilustracja przedstawia dwa ostrosłupy o podstawie sześciokąta. W pierwszym z nich zaznaczono trójkąt równoramienny, którego ramionami są wysokości naprzeciwległych ścian bocznych, a podstawą jest odcinek łączący spodki tych wysokości. Wysokości ścian bocznych podpisano literą h i są one pod kątem prostym do krawędzi podstawy. Odcinek łączący spodki tych wysokości podpisano . W trójkącie zawiera się wysokość ostrosłupa, którą podpisano wielkie H i jest ona pod kątem prostym do podstawy zaznaczonego trójkąta. W drugim ostrosłupie zaznaczono trójkąt równoramienny, którego ramionami są krawędzie naprzeciwległych ścian bocznych ostrosłupa, a podstawą jest jedna z dłuższych przekątnych łączące krawędzie będące ramionami trójkąta. Przekątna ta jest podpisana . W trójkącie zawiera się wysokość ostrosłupa, którą podpisano wielkie H i jest ona pod kątem prostym do podstawy zaznaczonego trójkąta.
Przykład 6
Trójkąt przedstawiony na rysunku jest prostokątny. Jego przyprostokątna ma długość . Określimy długości krawędzi bocznej, krawędzi podstawy, przekątnych podstawy, wysokości ostrosłupa i wysokości ściany bocznej ostrosłupa prawidłowego sześciokątnego na rysunku.
R1NGK7L1DOQY8
Ilustracja przedstawia ostrosłup o podstawie sześciokąta. W którym trójkąt równoramienny, którego ramionami są wysokości naprzeciwległych ścian bocznych, a podstawą jest odcinek łączący spodki tych wysokości. Wysokości ścian bocznych są pod kątem prostym do krawędzi podstawy.
Uzupełnijmy rysunek o dane z zadania.
R1TWPNv0xaKuS
Ilustracja przedstawia ostrosłup o podstawie sześciokąta. W którym trójkąt równoramienny, którego ramionami są wysokości naprzeciwległych ścian bocznych, a podstawą jest odcinek łączący spodki tych wysokości. Wysokości ścian bocznych są pod kątem prostym do krawędzi podstawy. Krawędź boczna ostrosłupa została podpisana literą a. Krawędź boczną ostrosłupa podpisano literą b. Wysokości ścian bocznych, będące ramionami podpisano . Podstawę trójkąta podpisano . Kąt pomiędzy ramionami trójkąta to kąt prosty.
Czyli wysokość ściany bocznej ma długość .
Narysowany trójkąt jest trójkątem prostokątnym równoramiennym, zatem jego przeciwprostokątna będzie miała długość , czyli krótsza przekątna również ma długość .
Stąd mamy , czyli krawędź podstawy to .
Dłuższa przekątna podstawy ma zatem długość .
Wysokość ostrosłupa jest przyprostokątną trójkąta prostokątnego równoramiennego, którego przeciwprostokątna ma długość .
A zatem .
Długość krawędzi bocznej policzymy stosując twierdzenie Pitagorasa dla trójkąta prostokątnego, którego bokami są wysokość ściany bocznej, połowa krawędzi podstawy i krawędź boczna