Przekroje graniastosłupa prawidłowego czworokątnego, będące trójkątami:
przekrój płaszczyzną zawierającą przekątną podstawy oraz przekątną ściany bocznej
R1Erj2paI2tZg
Przekrojem jest trójkąt równoramienny, którego ramiona są przekątnymi sąsiednich ścian bocznych, a podstawą przekątna podstawy graniastosłupa.
R1Z7EnH7bhIFj
przekrój płaszczyzną przechodzącą przez przez przekątną podstawy i środek krawędzi bocznej
RwBgyzyDexfgk
Przekrojem jest trójkąt równoramienny o podstawie będącej przekątną podstawy graniastosłupa i ramionach, będących przeciwprostokątnymi trójkątów prostokątnych o przyprostokątnych i .
RrMppHbJH18Wm
Przekroje graniastosłupa prawidłowego czworokątnego, będące czworokątami:
przekrój płaszczyzną równoległą do podstaw
RcaBWiBFuR6Dt
Przekrojem jest kwadrat o boku równym długości krawędzi podstawy graniastosłupa.
Przekrojem jest prostokąt o bokach długości przekątnej podstawy graniastosłupa i krawędzi bocznej.
RXJlG0ojM0y27
przekrój płaszczyzną przechodzącą przez przez przekątne przeciwległych ścian bocznych.
R1PnVaWXydYFz
Przekrojem jest prostokąt, ponieważ jego dwa boki są równoległymi krawędziami podstawy graniastosłupa, a kolejne dwa równoległymi przekątnymi ścian bocznych oraz kąt pomiędzy krawędzią podstawy graniastosłupa, a przekątną ściany bocznej jest prosty.
R5jjrmgE3dC8b
przekrój płaszczyzną przechodzącą przez krawędź podstawy i środki dwóch krawędzi bocznych.
RtqhfoyVaunPn
Przekrojem jest prostokąt, którego jedna para boków jest równa długości krawędzi podstawy graniastosłupa, a drugą parę boków stanowią odcinki, których długość jest równa długości przeciwprostokątnej trójkąta prostokątnego o przyprostokątnych i .
R1Dr2uNcOlzdO
Przekroje graniastosłupa prawidłowego czworokątnego, będące pięciokątami:
przekrój płaszczyzną przechodzącą przez środki dwóch sąsiednich krawędzi podstawy i przecinającą trzy krawędzie boczne.
RCee5XrB4MrfD
Przekrojem jest pięciokąt o jednym z boków długości .
RNta57waPxQEe
Przekroje graniastosłupa prawidłowego czworokątnego, będące sześciokątami:
przekrój płaszczyzną przechodzącą przez dwie krawędzie dolnej i górnej podstawy oraz dwie krawędzie boczne.
RKlQNLKnOq7d3
Przekrojem jest sześciokąt.
R7OPPXQOdE49n
Przykład 1
Obliczymy długości boków przekroju graniastosłupa prawidłowego czworokątnego z rysunku, wiedząc o tym, że płaszczyzna przekroju przechodzi przez środki krawędzi bocznych.
R96zJZdhTV5JO
Rozwiązanie:
Przekrój przedstawiony na rysunku jest prostokątem o jednym boku, będącym krawędzią podstawy graniastosłupa. Do wyznaczenia długości drugiego boku korzystamy z twierdzenia Pitagorasa.
R3os3s1b0IkSK
Zatem:
Wobec tego przedstawiony przekrój graniastosłupa prawidłowego czworokątnego jest prostokątem o bokach i .
Przykład 2
Wyznaczymy długości boków przekroju graniastosłupa prawidłowego czworokątnego z rysunku, jeżeli wiadomo, że płaszczyzna przekroju jest nachylona do płaszczyzny podstawy graniastosłupa pod kątem , a pole podstawy graniastosłupa wynosi .
R1CkLZVBUaJv4
Rozwiązanie:
Narysowany przekrój graniastosłupa jest prostokątem o bokach równych długości krawędzi podstawy oraz przekątnej ściany bocznej graniastosłupa.
Ponieważ pole podstawy graniastosłupa jest równe , zatem do wyznaczenia wartości rozwiązujemy równanie:
Do wyznaczenia długości przekątnej ściany bocznej graniastosłupa rozpatrujemy trójkąt prostokątny, jak na poniższym rysunku.
Rz85urZuvCBVx
Wobec tego .
Zatem omawiany przekrój jest prostokątem o bokach i .
Przykład 3
Obliczymy długość wysokości w trójkącie, będącym przekrojem graniastosłupa prawidłowego czworokątnego przedstawionego na rysunku, jeżeli wiadomo, że krawędź podstawy ma długość , a pole powierzchni całkowitej graniastosłupa wynosi .
RgSHkRVMsLJ0q
Rozwiązanie:
Zaznaczmy na rysunku szukaną wysokość przekroju graniastosłupa prawidłowego czworokątnego i wprowadźmy odpowiednie oznaczenia.
Rdju54b3enjJr
Zauważmy, że narysowany przekrój jest trójkątem równoramiennym.
Niech będzie długością krawędzi podstawy graniastosłupa.
Wobec tego .
Ponieważ pole powierzchni całkowitej graniastosłupa z rysunku jest równe , zatem do wyznaczenia wartości rozwiązujemy równanie:
Korzystając z twierdzenia Pitagorasa, do wyznaczenia długości , będącej przekątną ściany bocznej graniastosłupa, rozwiązujemy równanie:
Do wyznaczenia wysokości rozpatrujemy trójkąt prostokątny, jak na poniższym rysunku i korzystamy z twierdzenia Pitagorasa:
R1DJc0kPAnCeE
Zatem:
Wysokość omawianego przekroju ma długość .
Przykład 4
Krawędź podstawy graniastosłupa ma długość , a krawędź boczna . Obliczymy obwód i pole powierzchni przekroju tego graniastosłupa płaszczyzną przechodzącą przez przekątną podstawy i środek krawędzi bocznej.
Rozwiązanie:
Narysujmy graniastosłup prawidłowy czworokątny, omawiany przekrój i wprowadźmy oznaczenia, jak na poniższym rysunku.
Ro1cgno99I7x1
Z treści zadania wiadomo, że oraz .
Otrzymany przekrój jest trójkątem równoramiennym o podstawie długości i ramionach długości .
Zauważmy, że .
Do wyznaczenia wartości rozwiązujemy równanie, korzystając z twierdzenia Pitagorasa:
Zatem obwód trójkąta wynosi:
.
Do wyznaczenia wartości pola powierzchni przekroju użyjemy wzoru Herona, za pomocą którego oblicza się pole trójkąta, gdy dane są długości jego trzech boków: .
, gdzie
Wobec tego:
Przykład 5
Graniastosłup prawidłowy czworokątny przecięto płaszczyzną zawierającą przekątne jego podstaw. Obliczymy sinus kąta nachylenia przekątnej tego przekroju do płaszczyzny podstawy graniastosłupa, jeżeli wiadomo, że długości przekątnej podstawy, krawędzi bocznej oraz przekątnej graniastosłupa są w podanej kolejności kolejnymi wyrazami ciągu arytmetycznego o różnicy .
Rozwiązanie:
Narysujmy graniastosłup prawidłowy czworokątny, odpowiedni przekrój oraz kąt nachylenia i wprowadźmy oznaczenia, jak na rysunku.
RkaDBIQ3tSkgW
Ponieważ długości przekątnej podstawy, krawędzi bocznej oraz przekątnej graniastosłupa są w podanej kolejności kolejnymi wyrazami ciągu arytmetycznego o różnicy , to:
Wobec tego, korzystając z twierdzenia Pitagorasa do wyznaczenia wartości rozwiązujemy równanie:
Zatem oraz .
Jeżeli zastosujemy definicję funkcji trygonometrycznej sinus, to:
.
Przykład 6
Graniastosłup prawidłowy czworokątny o krawędzi podstawy długości i wysokości trzy razy dłuższej od krawędzi podstawy przecięto płaszczyzną, przechodzącą przez przekątną podstawy i nachyloną do podstawy pod kątem. Określimy, jaką figurą jest przekrój graniastołupa prawidłowego czworokątnego, w zależności od kąta nachylenia płaszczyzny przekroju.
Rozwiązanie:
Mamy następujące przypadki:
I. jeżeli , to , przekrojem graniastosłupa prawidłowego czworokątnego jest trójkąt równoramienny.
RTB8lfrJaf07x
II. jeżeli , to , przekrojem graniastosłupa prawidłowego czworokątnego jest trapez równoramienny.
R145YSlYE9dGG
III. jeżeli , to przekrojem graniastosłupa prawidłowego czworokątnego jest prostokąt.
R1dkdlpWSzZsm
Słownik
graniastosłup prawidłowy czworokątny
graniastosłup prawidłowy czworokątny
graniastosłup, którego podstawą jest kwadrat, a wszystkie jego ściany boczne są prostokątami