Как найти ось цилиндра формула

Цилиндрическая поверхность — поверхность, получаемая при движении прямой (образующей L) параллельно самой себе, вдоль плоской кривой направляющей.

Основания цилиндра — плоские фигуры, образованные пересечением цилиндрической поверхности с двумя плоскостями.

Круговой цилиндр

В большинстве случаев под цилиндром подразумевается прямой круговой цилиндр, у которого направляющая — окружность, а основания перпендикулярны образующей. У такого цилиндра имеется ось симметрии.

Прямой круговой цилиндр можно описать, как объёмного фигуру, образующуюся вращением прямоугольника вокруг своей стороны на 360°.

Определение. Радиус цилиндра r — это радиус основания цилиндра.

Определение. Диаметр цилиндра d — это диаметр основания цилиндра.

Определение. Высота цилиндра h — это расстояние между основаниями цилиндра.

Определение. Ось цилиндра — это прямая O1O2, которая проходит через центры оснований цилиндра.

Определение. Поверхность цилиндра состоит из цилиндрической поверхности и оснований цилиндра.

Определение. Осевое сечение цилиндра — это сечение цилиндра плоскостью, проходящей через ось цилиндра.

Определение. Касательная плоскость к цилиндру — это плоскость, которая проходит через образующую цилиндра и перпендикулярно к осевому сечении цилиндра.

Формула. Объём цилиндра:

где r — радиус основы, h — высота цилиндра, d — диаметр основы.

Формула. Площадь ,боковой поверхности цилиндра:

Sb = 2πrh = πdh

Формула. Полная площадь поверхности цилиндра:

S = 2πr(h + r)

Наклонный цилиндр — цилиндр, у которого образующие не перпендикулярно основам цилиндра (Рис.3 — наклонный круговой цилиндр).

На этой странице вы узнаете

  • Как вода в кружке иллюстрирует сечение цилиндра?
  • Как лист бумаги превратить в цилиндр?

Что общего у джентльмена 19 века, Вилли Вонка из «Чарли и шоколадная фабрика», Шерлока Холмса в экранизации «Безобразная невеста» и некоторых сценических костюмов? Цилиндр! О нем, вернее о фигуре цилиндра и поговорим в статье.

Понятие цилиндра

Сейчас мы говорим про мужской головной убор, который был популярен в 19 веке и стал достаточно узнаваем в массовой культуре. Оказывается, в математике также существует цилиндр. И они похожи по форме.

Цилиндр — тело вращения, полученное при вращении прямоугольника вокруг одной из его сторон. 

Возможно, для уточнения некоторых терминов вам захочется заглянуть в статью «Тела вращения». 

Если посмотреть на форму шляпы, то она действительно будет похожа на геометрическую фигуру.  Встретить цилиндр можно и в наше время. Обычная кружка является цилиндром.

Прямая, вокруг которой мы крутили прямоугольник, чтобы получить цилиндр, — это ось цилиндра

Также, как у Земли есть ось вращения, она есть и у цилиндра. 

Наша кружка стоит на круглом дне. Это дно, как и самый верх кружки, будут называться основаниями цилиндра. 

Снова посмотрим на стенки кружки. В цилиндре эта поверхность будет называться цилиндрической поверхностью. Ее также могут называть боковой поверхностью цилиндра. 

Представим, что наша кружка раскрашена вертикальными линиями. Эти линии будут лежать на цилиндрической поверхности и перпендикулярны основаниям. У них есть название:

Образующая цилиндра — отрезок, соединяющий точки окружностей основания и перпендикулярный плоскостям оснований. 

Все образующие, — а в цилиндре их очень-очень много, —лежат только на цилиндрической поверхности. Эта поверхность и состоит из множества образующих. 

Узнаем ширину кружки. Для этого нужно измерить радиус дна. Этот же радиус будет радиусом основания, а в цилиндре он называется радиусом цилиндра. 

Теперь найдем высоту кружки. Для этого нужно измерить расстояние от дна до самого верха кружки. 

В математике это будет расстоянием между плоскостями, а ищется оно как длина перпендикуляра, опущенного из одной плоскости на другую. Подробнее про это можно прочесть в статье «Расстояния между фигурами». 

Высота цилиндра — перпендикуляр, опущенный из плоскости одного основания на плоскость второго основания. 

Свойства цилиндра

Рассмотрим, какими свойствами обладает цилиндр. 

Свойство 1. Основания цилиндра равны и параллельны. 

Это всегда два равных круга, лежащих в параллельных плоскостях. 

Свойство 2. Образующие цилиндра равны и параллельны. 

Поскольку все образующие перпендикулярны основаниям, то они параллельны между собой по свойству прямой и перпендикулярной ей плоскости. Подробнее про это свойство можно прочесть в статье «Углы в пространстве». 

А равны они потому, что являются перпендикуляром к основаниям, то есть равны высоте цилиндра.

Свойство 3. Сечение цилиндра, проходящее через ось цилиндра, является прямоугольником. Такое сечение в цилиндре будет называться осевым сечением цилиндра. 

Например, если разрезать тортик по диаметру, то место среза как раз будет прямоугольником. 

Подробности про сечения фигур можно найти в статье «Сечения». 

Свойство 4. Сечение цилиндра, проходящее параллельно оси цилиндра и перпендикулярно его основаниям, будет являться прямоугольником. 

Свойство 5. Сечение цилиндра, перпендикулярное оси цилиндра, является кругом с радиусом, равным радиусу цилиндра. Такое сечение в цилиндре называется перпендикулярным сечением цилиндра. 

Как вода в кружке иллюстрирует сечение цилиндра?

Если налить в кружку воду, то ее поверхность примет круглую форму. При этом совершенно без разницы, сколько воды наливать: поверхность останется кругом. 

Поскольку поверхность воды параллельна дну кружки, то есть основаниям цилиндра, то она является перпендикулярным сечением цилиндра. 

Этим опытом можно подтвердить свойство 5. 

Заметим, что все вышеописанные свойства относятся к прямому цилиндру. 

Цилиндр также может быть наклонным. В этом случае ось цилиндра и его образующие не будут перпендикулярны основаниям. 

Если мы разрежем поверхность цилиндра по одной из его образующих и как бы “развернем” ее, у нас получится прямоугольник. 

Это также легко увидеть, если вспомнить художников с тубусами. Тубус имеет форму цилиндра, и свернутый прямоугольный лист принимает такую же форму. 

Развертка боковой поверхности цилиндра — прямоугольник, одна сторона которого равна высоте цилиндра, а вторая — длине окружности его основания. 

Как лист бумаги превратить в цилиндр?

Поскольку развертка боковой поверхности цилиндра — это прямоугольник, то любой лист бумаги можно превратить в цилиндр. Для этого достаточно скрутить его в трубочку. При этом чем тоньше будет трубочка, тем меньше будет радиус цилиндра.

Формулы цилиндра

А если это прямоугольник, то мы знаем, как найти его площадь. Нам нужно умножить его длину на высоту. Так мы получаем площадь боковой поверхности цилиндра. 

(S_{бок.} = 2 pi RH)

В этой формуле 2R — длина окружности основания, где R — его радиус, а Н — образующая (или высота) цилиндра. Подробнее про площадь прямоугольника и длину окружности (а также про площадь круга) можно прочесть в статьях «Параллелограмм» и «Окружность и круг». 

Мы нашли площадь боковой поверхности. Как же теперь найти площадь полной поверхности?

Для этого нужно сложить площади боковой поверхности и оснований. Следовательно, мы получаем следующую формулу. 

(S = S_{бок.} + 2S_{осн.} = 2 pi RH+2 pi R^2 = 2 pi R(H + R))

Допустим, мы решили сделать чашку очень вкусного чая, но чтобы правильно его заварить нам нужно знать точный объем воды. Для этого вычислим объем цилиндра. Воспользуемся следующей формулой:

(V = S_{осн.}H = pi R^2H)

В этой формуле R — радиус цилиндра, Н — высота. 

Часто формулу объема можно применить для решения жизненных задач. Например, чтобы найти объем детали, погруженной в воду. 

Пример 1. В цилиндрическом сосуде налито 1650 см3 жидкости. В этот сосуд опустили деталь. При этом уровень жидкости увеличился в 1,2 раза. Найдите объем детали. Ответ выразите в см3

Решение. 

Шаг 1. Выразим высоту жидкости в первый и второй раз. Пусть вначале уровень жидкости был равен х, значит после того, как в нее опустили деталь, он стал равен 1,2х. 

Шаг 2. Вспомним физику и заметим, что объем жидкости в сосуде после того, как в него опустили деталь, будет равен сумме объемов жидкости и детали: V = Vж + Vд

Шаг 3. С помощью объема жидкости выразим площадь основания сосуда:

Vж = Sосн.H
1650 = Sосн.x
(S_{осн} = frac{1650}{x})

Шаг 4. Подставим площадь основания в формулу объема жидкости после того, как в нее опустили деталь:

(V = S_{осн.}H = frac{1650}{x} * 1,2x = 1980)

Шаг 5. Тогда объем детали будет равен:

Vд = V — Vж
Vд = 1980 — 1650 =330 

Ответ: 330 см3

Фактчек

  • Цилиндр — тело вращения, полученное при вращении прямоугольника вокруг одной из его сторон. Цилиндр может быть прямым и наклонным. В наклонном цилиндре ось не перпендикулярна основаниям цилиндра. 
  • Цилиндр состоит из двух оснований и цилиндрической поверхности (боковой поверхности цилиндра). Основания имеют форму кругов, равны между собой и лежат в параллельных плоскостях. Развертка боковой поверхности имеет форму прямоугольника. 
  • Образующая цилиндра — отрезок, соединяющий точки окружностей основания и перпендикулярный плоскостям оснований. В прямом цилиндре образующая равна высоте цилиндра. Образующие равны и параллельны друг другу, а также образуют боковую поверхность цилиндра. 
  • Осевое сечение цилиндра проходит через его ось и является прямоугольником. Любое сечение, параллельное осевому, также будет являться прямоугольником. Перпендикулярное сечение проходит перпендикулярно оси цилиндра и параллельно его основаниям. Перпендикулярное сечение имеет форму круга. 

Проверь себя

Задание 1. 
Что такое образующая цилиндра?

  1. Ось вращения, с помощью которой получен цилиндр.
  2. Диаметр оснований цилиндра.
  3. Любой перпендикуляр, проведенный от одного основания к другому.
  4. Отрезок, соединяющий точки окружности основания. 

Задание 2. 
Площадь боковой поверхности цилиндра равняется 44. Его радиус равен 8. Найдите высоту цилиндра. 

  1. 2,75
  2. 5,5
  3. (2,75 pi)
  4. 2

Задание 3. 
Площадь основания цилиндра равна 16. Его высота равна 4. Найдите площадь полной поверхности цилиндра. 

  1. 64
  2. (64 pi)
  3. 32
  4. (32 pi)

Задание 4. 
Объем цилиндра равен 28, а его высота равняется 7. Найдите диаметр основания.

  1. 4
  2. 2
  3. 16
  4. 8

Ответы: 1. – 4 2. – 1 3. – 2  4. – 1

Содержание:

Цилиндром называется тело, полученное вращением прямоугольника вокруг оси, проходящей через его сторону (рис. 26). На рисунке 27 показано образование цилиндра при вращении прямоугольника Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами

Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами

Образующая цилиндра является его высотой.

Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами

Поверхность цилиндра можно развернуть на плоскость, в результате получится прямоугольник, представляющий боковую поверхность цилиндра, и два круга, представляющих его основания. На рисунке 30 показан цилиндр и его развертка.

Теорема 4.

Боковая поверхность цилиндра равна произведению длины окружности основания и образующей:

Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами

Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами

На плоскости важной конфигурацией, которая часто встречается в задачах, является сочетание окружности с прямой. Подобной пространственной конфигурацией является сочетание цилиндра с плоскостью.

Если цилиндр пересечь плоскостью, параллельной основанию, то получится круг, равный основанию (рис. 31), а если плоскостью, перпендикулярной основанию, то — прямоугольник, одна сторона которого равна высоте цилиндра (рис. 32). Осевое сечение цилиндра, т. е. сечение плоскостью, проходящей через ось цилиндра, является прямоугольником, стороны которого равны высоте цилиндра и диаметру его основания (рис. 33).

Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами

Будем двигать плоскость, проходящую через ось цилиндра, параллельно самой себе (рис. 34). При этом две противолежащие стороны прямоугольника-сечения цилиндра, являющиеся хордами оснований, будут уменьшаться, а две другие стороны, которые являются образующими цилиндра, — сближаться до того момента, пока не совпадут. Получим плоскость, содержащую образующую Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами цилиндра и не имеющую с ним других общих точек. Такая плоскость называется касательной плоскостью цилиндра. Любая прямая, проведенная в касательной плоскости цилиндра и отличная от образующей, имеет с цилиндром единственную общую точку. Такая прямая называется касательной прямой цилиндра.

Теорема 5.

Если плоскость касается цилиндра по некоторой образующей, то ей перпендикулярна плоскость, проходящая через эту образующую и ось цилиндра.

Доказательство:

Пусть плоскость Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами касается цилиндра с осью Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами по образующей Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами (рис. 35). Докажем, что плоскость, содержащая образующую Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами и ось Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами, перпендикулярна плоскости Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами.

Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами

Проведем прямую Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами, которая пересекает прямую Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами в точке Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами, прямую Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами в точке Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами и перпендикулярна оси Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами. Через точку Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами проведем плоскость Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами, перпендикулярную образующей Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами. Эта плоскость пересекает цилиндр по кругу, центр которого находится в точке Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами, а плоскость Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами — по прямой Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами, касающейся окружности с центром Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами. Учитывая свойство касательной к окружности, можем утверждать, что прямая Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами перпендикулярна радиусу Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами окружности с центром в точке Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами. Кроме того, поскольку прямая Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами параллельна прямой Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами, то прямая Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами перпендикулярна прямой Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами. Получили, что прямая Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами перпендикулярна как прямой Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами, так и прямой Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами, которые пересекаются и лежат в плоскости Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами. Поэтому по признаку перпендикулярности прямой и плоскости прямая Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами перпендикулярна плоскости Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами. Но плоскость, содержащая образующую Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами и ось Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами, проходит и через прямую Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами. Поэтому она, по признаку перпендикулярности плоскостей, перпендикулярна плоскости Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами.

Теорема 5 выражает свойство касательной плоскости цилиндра.

Теорема 6.

Плоскость касается цилиндра, если она проходит через его образующую и перпендикулярна плоскости, содержащей эту образующую и ось цилиндра.

Доказательство:

Пусть плоскость Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами содержит образующую Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами цилиндра и перпендикулярна плоскости, проходящей через эту образующую и ось Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами (рис. 36). Докажем, что плоскость Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами не имеет с цилиндром других общих точек, кроме точек образующей Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами.

Пусть Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами — точка плоскости Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами, не принадлежащая образующей Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами. Через эту точку проведем плоскость Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами, перпендикулярную оси Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами. Она пересечет цилиндр по кругу с центром Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами, образующую Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами в некоторой точке Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами и плоскость Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами по прямой Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами. Поскольку плоскости Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами и Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами обе перпендикулярны плоскости Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами, то их линия пересечения Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами также перпендикулярна плоскости Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами, а потому Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами. Учитывая, что Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами и Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами — соответственно гипотенуза и катет прямоугольного треугольника Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами, получим, что Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами. Значит, точка Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами не принадлежит цилиндру с осью Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами.

Теорема 6 выражает признак касательной плоскости цилиндра.

Пусть имеется цилиндр (рис. 37). Впишем в одно из оснований цилиндра многоугольник Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами, через его вершины Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами проведем образующие Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами, Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами, …, Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами, Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами и соединим их другие концы Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами, Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами, …, Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами, Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами. В результате получим призму Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами. Ее называют призмой, вписанной в цилиндр, а сам цилиндр называют цилиндром, описанным около призмы.

Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами

Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами

Если цилиндр описан около призмы, то основания цилиндра описаны около оснований призмы, а боковая поверхность цилиндра содержит боковые ребра призмы.

Подобным образом вводится понятие призмы, описанной около цилиндра, и цилиндра, вписанного в призму (рис. 38). Если призма описана около цилиндра, то ее основания описаны около оснований цилиндра, а боковые грани касаются боковой поверхности цилиндра.

Теорема 7.

Объем цилиндра равен произведению площади его основания и образующей:

Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами

Доказательство:

Пусть имеется цилиндр с осью Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами (рис. 39). В него впишем правильную призму Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами и, кроме того, около него опишем правильную призму Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами. В соответствии с теоремой 3 объем первой призмы равен произведению площади многоугольника Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами и высоты призмы, которая равна боковому ребру Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами, а объем второй — произведению площади многоугольника Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами и той же высоты. Объем самого цилиндра заключен между этими объемами.

Будем количество Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами сторон оснований призмы делать все большим и большим. Тогда объем первой призмы увеличивается, объем второй — уменьшается, а разность между ними стремится к нулю, если количество сторон Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами становится неограниченно большим. То число, к которому приближаются объемы обеих призм, принимается за объем цилиндра.

В описанном процессе высота Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами призмы остается равной боковому ребру, которое равно образующей Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами цилиндра, а площади многоугольников Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами и Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами стремятся к площади Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами круга, лежащего в основании цилиндра. Значит, объем Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами цилиндра равен произведению площади Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами основания и образующей Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами цилиндра:

Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами

Поверхность цилиндра

Ещё один важный класс пространственных фигур — тела вращения. Цилиндр является одним из них, мы познакомимся с ним глубже. Свойства цилиндра похожи на свойства призм, мы последовательно изучим их.

Тело, полученное вращением прямоугольника вокруг одной из его сторон называют цилиндром (точнее, прямой круговой цилиндр) (рис. 75). При вращении прямоугольника одна его сторона остаётся неподвижной. Её называют осью цилиндра. Поверхность, образованную при вращении противоположной стороны прямоугольника называют цилиндрической поверхностью, а саму сторону образующей цилиндра. Две другие стороны прямоугольника при этом вращении образуют два равных круга, которые называют основаниями цилиндра (рис. 76). Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами

Замечание. Тело, полученное вращением прямоугольника вокруг одной из его сторон называют прямым круговым цилиндром. Более широкое понятие цилиндра вводят следующим образом.

Пусть в пространстве параллельный перенос переводит плоскую фигуру F1, в фигуру F2. Тело, состоящее из этих фигур и отрезков, соединяющих их соответствующие точки, называют цилиндром (рис. 77).

Если при параллельном переносе образующая перпендикулярна плоскости фигуры F1 , цилиндр называют прямым (рис. 78.а), в противном случае наклонным цилиндром (рис. 78.b). На рисунке 78.с изображена Пизанская башня, имеющая вид наклонного цилиндра. Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами

Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами

Если фигура F1 является кругом, то цилиндр называют круговым цилиндром.

Только прямой круговой цилиндр является телом вращения. В дальнейшем мы будем рассматривать прямые круговые цилиндры, которые для краткости будем называть цилиндрами.

Основания цилиндра являясь равными кругами, лежат на параллельных плоскостях. Перпендикуляр, опущенный из некоторой точки одного основания на другое, называют его высотой.

Расстояние между параллельными плоскостями равно высоте цилиндра. Ось цилиндра также является его высотой.

Образующие цилиндра параллельны и равны. Точно также, длины высоты, оси и образующих цилиндра будут равны между собой.

Сечением цилиндра плоскостью параллельной его оси является прямоугольник (рис.79.а). Две противоположные его стороны — это образующие цилиндра, а две другие стороны — соответствующие параллельные хорды оснований цилиндра.

В частности, осевое сечение также прямоугольник, образованный сечением цилиндра плоскостью, проходящей через его ось (рис. 79.b).

Диагонали осевого сечения цилиндра проходят через точку являющуюся серединой отрезка, соединяющего центры оснований цилиндра. Следовательно, эта точка Q есть центр симметрии цилиндра (рис. 79.с).

Плоскость, проходящая через точку Q перпендикулярно оси цилиндра является его плоскостью симметрии (рис. 80). Любая плоскость, проходящая через ось цилиндра также будет ось симметрии цилиндра (рис. 81).

Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами

Пример:

Осевое сечение цилиндра — квадрат, площадь которого Q. Найдите площадь основания цилиндра.

Решение:

Сторона квадрата равна Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами. Она равна диаметру

основания. Поэтому его площадь равна Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами

Докажите самостоятельно эту теорему пользуясь рисунком 82. Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами

Следствие. Полная поверхность цилиндра равна сумме его боковой поверхности и площадей двух его оснований:

Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерамиили Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами

Пусть дан произвольный цилиндр. Впишем в одно из его оснований многоугольник Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами (рис. 83). Через вершины многогранника Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерамипроведём образующие цилиндра Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерамиЦилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами , другие концы которых Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерамии Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами последовательно соединим отрезками. В результате получим призму Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерамиЦилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами. Эту призму называют призмой, вписанной в цилиндр. А цилиндр называют цилиндром, вписанным в призму. Если призма вписана в цилиндр, то основание призмы будет вписано в основание цилиндра и боковые рёбра призмы будут лежать на боковой поверхности цилиндра.

Ясно, что если вокруг основания призмы можно описать окружность, то вокруг призмы можно описать цилиндр.

Аналогично вводятся понятия призмы, описанной вокруг цилиндра и цилиндра, вписанного в призму (рис. 84). Если призма описана вокруг цилиндра, то основание призмы будет описано вокруг основания цилиндра и боковые грани призмы будут касаться боковой поверхности цилиндра.

Ясно, что если в основание призмы можно вписать окружность, то вокруг цилиндра можно описать призму.

Объём цилиндра

Теорема. Объём цилиндра равен произведению площади его основания и образующей цилиндра: Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами

Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами

Доказательство. Пусть дан цилиндр с осью ОО1 (рис. 85). Впишем в него призму Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами и опишем вокруг него призму Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами. Обозначим объём цилиндра V, а объёмы вписанной и описанной призм V1 и V2 , тогда имеет место двойное неравенство Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами. Объёмы призм находят по следующим формулам: Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами и

Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами

Будем всё больше и больше увеличивать число n сторон оснований призм. Тогда объём вписанной призмы будет увеличиваться, а объём описанной призмы уменьшаться. Если число n сторон увеличивать неограниченно, то разность между объёмами будет стремится к нулю. Число, к которому приближаются объёмы вписанной и описанной призм, принимают за объём данной призмы. При этом площади многогранников Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами и Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами будут стремиться к площади S круга, лежащего в основании цилиндра. Следовательно, Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами

Исторические сведения:

В произведении Абу Райхна Беруни «Книга о началах искусства астрономии» («Астрономия») как введение в стереометрию в разделе о геометрии приводятся следующие определения фигур:

Куб — физическая фигура, похожая на кубик для игры в нарды, ограниченная с шести сторон квадратами.

Призма — представляет собой фигуру, ограниченную по бокам плоскостями в форме квадрата или прямоугольника, а сверху и снизу -двумя треугольниками. В этом определении Беруни приведено описание частного вида призмы, а именно треугольной призмы.

Книга Беруни «Канон Масьуда» написана в 1037 году. В ней приведены правила нахождения объёмов параллелепипеда и призмы: «Если тело не четырёхугольное или другого вида, то его расчёт таков: найди площадь, умножь его на глубину, в итоге получишь объём». В произведении Абу Али ибн Сино «Книга знания» в разделе «Основы изучения геометрических тел» дано описание тела и треугольной призмы. А также описаны условия взаимного равенства двух призм. Ибн Сино даёт следующее определение призмы: «Призма — тело, ограниченное двумя плоскими треугольными сторонами.»

В произведении Аль Каши «Книга счёта» приведёт много примеров расчета площадей поверхностей и объёмов тел. Благодаря своим глубоким знаниям в математике, геометрии, тригонометрии, механике и астрономии он пользовался вниманием и уважением Улугбека. Аль Каши наряду с многоугольниками изучачл призмы, пирамиды, цилиндры, конусы, усечённые конусы.

Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами

Таблица приближенных значений тригонометрических функций:

Цилиндр в геометрии - формулы, определение с примерами

  • Пирамида в геометрии
  • Конус в геометрии
  • Сфера в геометрии
  • Шар в геометрии
  • Возникновение геометрии
  • Призма в геометрии
  • Планиметрия — формулы, определение и вычисление
  • Стереометрия — формулы, определение и вычисление

Определение цилиндра: его основание и высота, разновидности

Содержание:

  • Что такое цилиндр в геометрии
  • Виды цилиндров
  • Как найти высоту цилиндра
  • Развертка

    • Развертка боковой поверхности
    • Развертка полной поверхности

Разбираемся в особенностях трехмерного геометрического тела под названием цилиндр. Смотрим виды цилиндров, его свойства, какие бывают развертки, а также даем определения составным частям этой фигуры.

Что такое цилиндр в геометрии

Цилиндр

Источник: simple-math.ru

Определения

Цилиндр — это трехмерное геометрическое тело, которое ограничено цилиндрической поверхностью и двумя параллельными плоскостями.

Цилиндрическая поверхность — это поверхность, которая образуется за счет движения в пространстве прямой (образующей) параллельно самой себе, пересекающей данную линию (направляющую).

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Основания — это одинаковые круги, которые ограничивают цилиндр и находятся параллельно друг другу.

Образующая — отрезок, который соединяет точки окружностей оснований цилиндра и перпендикулярный плоскостям этих оснований. Она равна высоте цилиндра или расстоянию от одного его основания до другого.

Виды цилиндров

Классификация цилиндров может быть разной в зависимости от тех или иных параметров:

  • по наклону образующей;
  • по форме основания.

У прямого цилиндра образующие строго перпендикулярны основаниям фигуры.

В случае, когда этот угол не равен (90^circ), цилиндр называют наклонным.

Помимо кругов, в основаниях фигуры могут быть еще и эллипсы или другие замкнутые фигуры. Однако, кроме замкнутых форм, основании цилиндру может служить и парабола, и гипербола, и любая друга открытая функция. Такой цилиндр будет называться развернутым.

Как найти высоту цилиндра

Рассмотрим варианты нахождения высоты фигуры, а также длины ее образующей (которая равна этой высоте).

  • Первым делом взглянем на формулу: (V=pi R^2times H), где V объем цилиндра, R радиус основания, Hвысота фигуры.

Через эту формулу можем выразить высоту:

(H=frac V{pi R^2})

Таким образом мы можем узнать H данного геометрического тела, если нам известен его объем и радиус. Если же вместо радиуса мы знаем диаметр, формула расчета будет выглядеть так:

(H=frac{4V}{D^2})

В случае, когда нам известен диаметр и площадь фигуры, мы так же можем найти высоту. Следует обратить внимание, что в зависимости от того, будет ли известна площадь боковой или полной поверхности, формула будет меняться.

Для расчета S боковой поверхности (часть, ограниченная цилиндрической поверхностью) цилиндра мы используем формулу:

(S=2pi RH)

выражаем H и получаем:

(H=frac S{2pi R})

Если известна S полной поверхности (включает в себя площадь оснований фигуры), используем формулу:

(S=2pi R(H+R)=2pi Rtimes H+2pi R^2)

выражаем H и получаем:

(H=frac{S-2pi R^2}{2pi R})

  • Для третьего способа нужно будет провести прямоугольное сечение, ширина которого должна будет совпадать с диаметрами оснований, а длина — с образующими цилиндра.

Цилиндр 2

Источник: ppt-online.org

Таким образом, получается прямоугольный треугольник САВ. А так как высота равна образующей, мы можем вычислить ее по теореме Пифагора:

(СВ^2=АС^2-АВ^2)

(H=СВ=sqrt{АС^2-АВ^2})

Развертка

Как уже было упомянуто выше, всего существует две площади поверхности цилиндра: боковой поверхности и полной поверхности. У каждой из них также есть и своя развертка. Разберемся, как они выглядят.

Развертка боковой поверхности

Развертка боковой поверхности

Источник: studopedia.ru

Легче всего представить себе развертку боковой поверхности цилиндра, посмотрев на этикетку пластиковой бутылки. Когда вы ее отклеиваете, то видите прямоугольник. То же самое и с цилиндрическим геометрическим телом: развёрткой его боковой поверхности является прямоугольник. Его длина соответствует длине окружности, лежащей в основании, а ширина — высоте самой трехмерной фигуры.

Развертка полной поверхности

Если развернуть полную поверхность цилиндра, получится примерно то же самое, только с двумя дополнительными элементами в виде окружностей оснований. Выглядит это так:

Развертка полной поверхности цилиндра

Источник: tepka.ru

Насколько полезной была для вас статья?

Рейтинг: 5.00 (Голосов: 1)

Выделите текст и нажмите одновременно клавиши «Ctrl» и «Enter»

Текст с ошибкой:

Расскажите, что не так

Поиск по содержимому

Цилиндр (от лат. пер. «цилиндрус«) — каток, валик.

Виды цилиндров:

— прямой круговой цилиндр;

— равносторонний цилиндр;

— наклонный цилиндр.

Виды цилиндров

Прямым круговым цилиндром называют часть пространства, заключенной внутри цилиндрической поверхности, лежащей между двумя плоскостями, перпендикулярными образующей.

Равносторонний цилиндр — это цилиндр, у которого диаметр основания равен образующей (то есть осевое сечение — квадрат).

Наклонный цилиндр — это цилиндр, образующие которого не перпендикулярны плоскостям его оснований.

Замечание

Цилиндр можно получить путём вращения прямоугольника вокруг прямой, содержащей любую его сторону.

цилиндр

Высотой цилиндра называется расстояние AC между плоскостями его оснований.

Радиус цилиндра — это радиус основания цилиндра CD и AB.

Образующая цилиндра называется отрезок DB, соединяющий соответственные точки двух окружностей.

Сверху и снизу цилиндр ограничен кругами и называются они основаниями цилиндра.

Осью цилиндра – это прямая, проходящая через центры оснований.

Замечание

Высота цилиндра и его образующая равны между собой.

Свойства цилиндра:

1) Основания равны и параллельны.

2) Все образующие цилиндра взаимно параллельны и равны.

3) Все высоты цилиндра взаимно параллельны и равны.


Формула боковой площади цилиндра:

Sбок.=2πrh

Формула площади основания цилиндра:

Sосн.=πr2

Формула площади поверхности цилиндра:

Sпов.= Sбок.+2Sосн.

Формула объёма цилиндра равна:

V= πr2h

6909


Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Excel как найти ячейку со связью
  • Как составить алгоритм выполнения задания
  • Как составить расписание для психолога школы
  • Как можно найти деньги в телефоне
  • Как можно найти ноутбук если потерял