Как найти площадь основания зная площадь сечения

Содержание

  1. Цилиндры
  2. Основные определения и свойства цилиндра
  3. Сечения цилиндра
  4. Объем цилиндра. Площадь боковой поверхности цилиндра. Площадь полной поверхности цилиндра
  5. Сечение цилиндра: определение, виды, его образующая
  6. Кратко о цилиндре
  7. Осевое сечение
  8. Как найти площадь сечения
  9. Осевое сечение наклонного цилиндра
  10. Примеры задач
  11. Задача 1
  12. Задача 2
  13. Примеры того, как вычислить площадь цилиндра
  14. Какое тело является цилиндром?
  15. Основные элементы цилиндра
  16. Как связан цилиндр с вписанной в него или описанной около него призмой?
  17. О площади боковой поверхности и основания для прямого кругового цилиндра
  18. О площади всей поверхности прямого кругового цилиндра
  19. О площадях наклонного кругового цилиндра
  20. Чему равны некоторые сечения прямого кругового цилиндра?
  21. Примеры задач

Цилиндры

Основные определения и свойства цилиндра

Если из каждой точки окружности опустить перпендикуляр на плоскость β , то основания этих перпендикуляров образуют на плоскости β окружность радиуса r , центр O1 которой является основанием перпендикуляра, опущенного из точки O на плоскость β (рис.2).

Отрезок перпендикуляра, опущенного из любой точки окружности с центром O на плоскость β , который заключен между плоскостями α и β , называют образующей цилиндра .

Совокупность всех образующих цилиндра называют цилиндрической поверхностью .

Фигуру, ограниченную цилиндрической поверхностью и плоскостями α и β, называют цилиндром .

Отрезок OO1 называют осью цилиндра .

Радиус окружности Радиус окружности на плоскости α с центром в точке O называют радиусом цилиндра .

Круги с центрами O и O1 на плоскостях α и β , называют основаниями цилиндра .

Замечание 1. Цилиндрическую поверхность часто называют боковой поверхностью цилиндра . Боковая поверхность цилиндра и основания цилиндра вместе составляют полную поверхность цилиндра .

Замечание 2. Каждая образующая цилиндра параллельна оси цилиндра, а длина каждой образующей цилиндра равна высоте цилиндра.

Замечание 3. Прямая OO1 является осью симметрии цилиндра, а середина отрезка OO1 является центром симметрии цилиндра.

Сечения цилиндра

Определение 2. Сечением цилиндра называют пересечение цилиндра с плоскостью.
Если сечение проходит через ось цилиндра, то такое сечение называют осевым сечением цилиндра (рис. 3).

На рисунке 3 изображено одно из осевых сечений цилиндра – прямоугольник AA1B1B .

Замечание 4. Каждое осевое сечение цилиндра с радиусом r и высотой h является прямоугольником со сторонами 2r и h .

Определение 3. Перпендикулярным сечением цилиндра называют сечение, перпендикулярное оси цилиндра (рис. 4).

Замечание 5. Любым перпендикулярным сечением цилиндра будет круг радиуса r .

Замечание 6. Более подробно случаи взаимного расположения цилиндра и плоскости рассматриваются в разделе нашего справочника «Взаимное расположение цилиндра и плоскости в пространстве».

Объем цилиндра. Площадь боковой поверхности цилиндра.
Площадь полной поверхности цилиндра

Для цилиндра с радиусом r и высотой h (рис. 5)

введем следующие обозначения

V объем цилиндра
Sбок площадь боковой поверхности цилиндра
Sполн площадь полной поверхности цилиндра
Sосн площадь основания цилиндра

Тогда справедливы следующие формулы для вычисления объема, площади боковой и полной поверхности цилиндра:

при помощи предельного перехода, когда число сторон правильной призмы n неограниченно возрастает. Однако доказательство этого факта выходит за рамки школьной программы.

Источник

Сечение цилиндра: определение, виды, его образующая

Кратко о цилиндре

Цилиндр — это геометрическая фигура, которая ограничена цилиндрической поверхностью и двумя плоскими окружностями.

Также можно сказать, что это тело вращения, возникающее при вращении прямоугольника вокруг его стороны.

Осевое сечение

Это сечение фигуры плоскостью, проходящей через ее ось. Оно является прямоугольником. Таким образом, любое сечение, параллельное оси цилиндра (и перпендикулярное его основанию), становится прямоугольником. Сторонами этой фигуры будет диаметр цилиндра и высота его оси.

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

Как найти площадь сечения

где (d) — диаметр, а (h) — высота всей фигуры.

Также есть формулы для расчета площади сечения, параллельного оси геометрического тела (но не пересекающего ее).

Осевое сечение наклонного цилиндра

Сечение наклонного цилиндра по оси представляет собой параллелограмм. Его стороны нам уже известны: одна из них равна диаметру d, как и в случае с прямой фигурой. Другая — длина образующего отрезка. Ее мы можем обозначить буквой b.

Для точного определения всех параметров параллелограмма недостаточно знать только длины его сторон. Для расчета площади фигуры нам понадобится один из ее углов. Допустим, что острый угол между плоскостью и направляющий равен α. Тогда формула S параллелограмма будет выглядеть следующим образом:

Примеры задач

Рассмотрим пару задач на осевое сечение с решениями.

Задача 1

Дан круглый прямой цилиндр. Его осевое сечение является квадратом. Вопрос: чему равна S сечения, если площадь поверхности всего цилиндра — 100 см²?

Чтобы найти S квадрата, нужно сначала определить радиус или диаметр окружности цилиндра. Для этого вспомним формулу для нахождения площади самого цилиндра:

Так как осевое сечение — квадрат, значит радиус основания в два раза меньше высоты фигуры. В таком случае, формула будет выглядеть так:

(Sц = 2pi * r * (r + 2r) = 6 * pi * r²)

Исходя из этого, будем выражать радиус:

Если сторона квадратного сечения равна диаметру основания цилиндра, то для определения площади квадрата S используем формулу:

Подставим известные данные ( (Sц = 100см^2) ) и получим площадь сечения (S = 21,23 см²) .

Ответ: (S = 21,23 см²) .

Задача 2

Дано: ABCD — осевое сечение цилиндра. Площадь сечения (Sc) равна (10 м²) , а площадь основания (Sо— 5 м²) . Найти высоту цилиндра.

Так как площадь основания — круг, то (Sо = pi * r²) . Тогда (r = √(Sо/pi) = √(5/pi).)

Так как площадь сечения — прямоугольник, то (Sc = AB * BC = h * 2r.) Тогда (h = Sc/(2r) = 10/(2√(5/pi)) = 5√(pi/5) = √(5pi).)

Источник

Примеры того, как вычислить площадь цилиндра

Существует большое количество задач, связанных с цилиндром. В них нужно находить радиус и высоту тела или вид его сечения. Плюс ко всему, иногда требуется вычислить площадь цилиндра и его объем.

Какое тело является цилиндром?

В курсе школьной программы изучается круговой, то есть являющийся таковым в основании, цилиндр. Но выделяют еще и эллиптический вид данной фигуры. Из названия ясно, что его основанием будет эллипс или овал.

Оснований у цилиндра два. Они равны друг другу и соединены отрезками, которые совмещают соответствующие точки оснований. Они называются образующими цилиндра. Все образующие параллельны друг другу и равны. Именно они составляют боковую поверхность тела.

В общем случае цилиндр — это наклонное тело. Если образующие составляют прямой угол с основаниями, то говорят уже о прямой фигуре.

Интересно, что круговой цилиндр является телом вращения. Он получается от поворота прямоугольника вокруг одной из его сторон.

Основные элементы цилиндра

Основные элементы цилиндра выглядят следующим образом.

  1. Высота. Она является кратчайшим расстоянием между основаниями цилиндра. Если он прямой, то высота совпадает с образующей.
  2. Радиус. Совпадает с тем, который можно провести в основании.
  3. Ось. Это прямая линия, которая содержит центры обоих оснований. Ось всегда параллельна всем образующим. В прямом цилиндре она перпендикулярна основаниям.
  4. Осевое сечение. Оно образуется при пересечении цилиндра плоскостью, содержащей ось.
  5. Касательная плоскость. Она проходит через одну из образующих и перпендикулярна осевому сечению, которое проведено через эту образующую.

Как связан цилиндр с вписанной в него или описанной около него призмой?

Иногда встречаются задачи, в которых нужно вычислить площадь цилиндра, а известны при этом некоторые элементы связанной с ним призмы. Как соотносятся эти фигуры?

Если призма вписана в цилиндр, то ее основания – равные многоугольники. Причем они вписаны в соответствующие основания цилиндра. Боковые ребра призмы совпадают с образующими.

У описанной призмы в основаниях находятся правильные многоугольники. Они описаны около кругов цилиндра, являющихся его основаниями. Плоскости, которые содержат грани призмы, касаются цилиндра по образующим.

О площади боковой поверхности и основания для прямого кругового цилиндра

Если сделать развертку боковой поверхности, то получится прямоугольник. Его стороны будут совпадать с образующей и длиной окружности основания. Поэтому боковая площадь цилиндра будет равна произведению этих двух величин. Если записать формулу, то получится следующее:

где н — образующая, l — длина окружности.

Причем последний параметр вычисляется по формуле:

l = 2 π * r,

здесь r — радиус окружности, π — число «пи», равное 3,14.

Поскольку основание — круг, то его площадь вычисляется с помощью такого выражения:

Sосн = π * r 2 .

О площади всей поверхности прямого кругового цилиндра

Так как она образована двумя основаниями и боковой поверхностью, то нужно сложить эти три величины. То есть полная площадь цилиндра будет вычисляться по формуле:

Sпол = 2 π * r * н + 2 π * r 2 .

Часто ее записывают в другом виде:

Sпол= 2 π * r (н + r).

О площадях наклонного кругового цилиндра

Что касается оснований, то там все формулы те же, ведь они по-прежнему круги. А вот боковая поверхность уже не дает прямоугольника.

Для расчета площади боковой поверхности наклонного цилиндра потребуется перемножить значения образующей и периметра сечения, которое будет перпендикулярно выбранной образующей.

где х — длина образующей цилиндра, Р — периметр сечения.

Сечение, кстати, лучше выбирать такое, чтобы оно образовывало эллипс. Тогда будут упрощены расчеты его периметра. Длина эллипса вычисляется по формуле, которая дает приблизительный ответ. Но его часто бывает достаточно для задач школьного курса:

где «а» и «в» — полуоси эллипса, то есть расстояния от центра до ближайшей и самой дальней его точек.

Площадь всей поверхности нужно вычислять с помощью такого выражения:

Sпол = 2 π * r 2 + х * Р.

Чему равны некоторые сечения прямого кругового цилиндра?

Когда сечение проходит через ось, то его площадь определяется как произведение образующей и диаметра основания. Это объясняется тем, что оно имеет вид прямоугольника, стороны которого совпадают с обозначенными элементами.

Чтобы найти площадь сечения цилиндра, являющегося параллельным осевому, потребуется тоже формула для прямоугольника. В этой ситуации одна его сторона будет по-прежнему совпадать с высотой, а другая равна хорде основания. Последняя же совпадает с линией сечения по основанию.

Когда сечение перпендикулярно оси, то оно имеет вид круга. Причем его площадь такая же, как у основания фигуры.

Возможно еще пересечение под некоторым углом к оси. Тогда в сечении получается овал или его часть.

Примеры задач

Задание №1. Дан прямой цилиндр, площадь основания которого 12,56 см 2 . Необходимо вычислить полную площадь цилиндра, если его высота равна 3 см.

Решение. Необходимо воспользоваться формулой для полной площади кругового прямого цилиндра. Но в ней не хватает данных, а именно радиуса основания. Зато известна площадь круга. Из нее легко вычислить радиус.

Он оказывается равным квадратному корню из частного, которое получается от деления площади основания на пи. После деления 12,56 на 3,14 выходит 4. Квадратный корень из 4 — это 2. Поэтому радиус будет иметь именно такое значение.

Теперь можно подсчитать площадь боковой поверхности. Для этого следует умножить пи на радиус, высоту и 2. Произведение будет выглядеть так: 3,14 * 3 * 2 * 2. Итогом действий является: 37,68 см 2 .

Для того чтобы сосчитать полную площадь нужно сложить два основания (12,56 см 2 ) и боковую поверхность (37,68 см 2 ). В результате получается число 50,24 см 2 .

Задание №2. Цилиндр с радиусом 5 см пресечен плоскостью, параллельной оси. Расстояние от сечения до оси равно 3 см. Высота цилиндра — 4 см. Требуется найти площадь сечения.

Решение. Форма сечения — прямоугольная. Одна его сторона совпадает с высотой цилиндра, а другая равна хорде. Если первая величина известна, то вторую нужно найти.

Для этого следует сделать дополнительное построение. В основании проводим два отрезка. Оба они будут начинаться в центре окружности. Первая будет заканчиваться в центре хорды и равняться известному расстоянию до оси. Вторая — на конце хорды.

Получится прямоугольный треугольник. В нем известны гипотенуза и один из катетов. Гипотенуза совпадает с радиусом. Второй катет равен половине хорды. Неизвестный катет, умноженный на 2, даст искомую длину хорды. Вычислим его значение.

Для того чтобы найти неизвестный катет, потребуется возвести в квадрат гипотенузу и известный катет, вычесть из первого второе и извлечь квадратный корень. Квадраты равны 25 и 9. Их разность – 16. После извлечения квадратного корня остается 4. Это искомый катет.

Хорда будет равна 4 * 2 = 8 (см). Теперь можно вычислить площадь сечения: 8 * 4 = 32 (см 2 ).

Задание №3. Необходимо вычислить площадь осевого сечения цилиндра. Известно, что в него вписан куб с ребром 10 см.

Решение. Осевое сечение цилиндра совпадает с прямоугольником, который проходит через четыре вершины куба и содержит диагонали его оснований. Сторона куба является образующей цилиндра, а диагональ основания совпадает с диаметром. Произведение этих двух величин даст площадь, которую нужно узнать в задаче.

Для поиска диаметра потребуется воспользоваться знанием того, что в основании куба – квадрат, а его диагональ образует равносторонний прямоугольный треугольник. Гипотенуза его является искомой диагональю фигуры.

Для ее расчета потребуется формула теоремы Пифагора. Нужно возвести в квадрат сторону куба, умножить ее на 2 и извлечь квадратный корень. Десять во второй степени — это сто. Умноженное на 2 — двести. Квадратный корень из 200 равен 10√2.

Сечение – это снова прямоугольник со сторонами 10 и 10√2. Его площадь легко сосчитать, перемножив эти значения.

Источник

Геометрия, 11 класс

Урок №18. Сечения многогранников

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

Решение задач, сводящихся к доказательству, связанному с построением сечения многогранника

Построение сечения многогранников

Решение задач на нахождение площадей сечений многогранников

Площадь

треугольника S=½hа

трапеции S=½h(а+b)

параллелограмма S=hа

Основная литература:

Атанасян Л.С., Бутузов В.Ф., Кадомцев С.Б. и др. Геометрия. 10–11 классы : учеб.для общеобразоват. организаций : базовый и углубл. уровни – М.: Просвещение, 2014. – 255, сс. 121-126.

Дополнительная литература:

Шарыгин И.Ф. Геометрия. 10–11 кл. : учеб.для общеобразоват. учреждений – М.: Дрофа, 2009. – 235, : ил., ISBN 978–5–358–05346–5, сс. 178-196.

Потоскуев Е.В., Звавич Л.И. Геометрия. 11кл.: учеб. Для классов с углубл. И профильным изучением математики общеобразоват. Учреждений – М.: Дрофа, 2004. – 368 с.: ил., ISBN 5–7107–8310–2, сс. 5-30.

Открытые электронные ресурс:

Образовательный портал “Решу ЕГЭ”. https://mathb-ege.sdamgia.ru/test?theme=177

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Сечение — это плоская фигура, которая образуется при пересечении пространственной фигуры плоскостью и граница которой лежит на поверхности пространственной фигуры.

Определение: две прямые параллельны, если они лежат в одной плоскости и не пересекаются. Если через две прямые нельзя провести одну плоскость, то такие прямые скрещиваются.  

Теорема о параллельности трех прямых: если a∥b, b∥c, то и a∥c.   Определение: прямая и плоскость параллельны, если они не имеют общих точек.   Признак параллельности прямой и плоскости: прямая, не лежащая в плоскости, параллельна этой плоскости, если она параллельна некоторой прямой из этой плоскости.  

Определение:  две плоскости параллельны, если они не имеют общих точек.  

Признак параллельности двух плоскостей:  если две пересекающиеся прямые одной плоскости параллельны двум пересекающимся прямым из другой плоскости, то такие плоскости параллельны.  

Если две плоскости пересекаются, то их линия пересечения — прямая.  

Если две параллельные плоскости пересечены третьей, то их линии пересечения параллельны (см. рис.)

Если плоскости α и β пересекаются по прямой a, а плоскости β и γ пересекаются по прямой b, причем a∥b, то плоскости α и γ пересекутся по прямой c∥a∥b.  

Следом называется прямая, по которой плоскость сечения пересекает плоскость любой из граней многогранника.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля

№1 SABCD – четырехугольная пирамида, в основании которой лежит квадрат ABCD, а две боковые грани SAB и SAD представляют собой прямоугольные треугольники с прямым углом ∠A.   Найдите площадь сечения пирамиды плоскостью α, если SA=AB=a.

Решение:

сначала построим сечение по условию задачи.

1)Пусть AC∩BD=O. Две плоскости параллельны, если две пересекающиеся прямые одной плоскости соответственно параллельны двум пересекающимся прямым другой плоскости. Заметим, что т.к. ∠SAB=∠SAD=90∘⇒SA⊥(ABC).   Проведем в плоскости SAC прямую OK∥SC. Т.к. O – середина AC, то по теореме Фалеса K – середина SA. Через точку K в плоскости SAB проведем KM∥SB (следовательно, M – середина AB). Таким образом, плоскость, проходящая через прямые OK и KM, и будет искомой плоскостью.   Необходимо найти сечение пирамиды этой плоскостью. Соединив точки O и M, получим прямую MN.   Т.к. α∥(SBC),то α пересечет плоскость SCD по прямой NP∥SC (если NP∩SC≠∅, то α∩(SBC)≠∅, что невозможно ввиду их параллельности).   Таким образом, KMNP – искомое сечение, причем KP∥AD∥MN⇒ это трапеция.  

2)Т.к. все точки K,M,N,P – середины отрезков SA,AB,CD,SD соответственно, то:   а) MN=AD=a   б) KP=1/2AD=a/2   в) KM=1/2SB=a 2/2   Заметим, что по теореме о трех перпендикулярах SB⊥BC⇒KM⊥MN. Таким образом, KMNP – прямоугольная трапеция.   SKMNP=(KP+MN)* KM/ 2 =3 a2/8

Ответ:3 a2/8

№2 Найди площадь сечения прямой призмы, проходящей через середины ребер,  если  =120°, АВ=5 см, ВС=3см и наибольшая из площадей боковых граней равна 35см2 .

Решение:

боковая грань прямой призмы является прямоугольником.

Площадь каждой боковой грани равна произведению высоты призмы на сторону основания.

То есть большая боковая грань содержит большую сторону основания.

По условию =120°,  – тупой, а поскольку напротив большей стороны лежит больший угол, то большей стороной основания будет сторона АС. Вычислим длину стороны АС по теореме косинусов.

Получим, что длина стороны АС=7см.

Зная большую сторону основания и площадь наибольшей боковой грани призмы, длину высоты призмы вычислить нетрудно.

Получим, что длина высоты призмы равна .

Найдем площадь основания, а оно равно площади сечения, по формуле .

Мы воспользуемся второй формулой. Получим, что площадь основания равна .

Ответ: 15 /4 см2

№3 На ребре AB правильной четырёхугольной пирамиды SABCD с основанием ABCD отмечена точка Q, причём AQ:QB=1:2. Точка P — середина ребра AS.

Найдите площадь сечения DPQ, если площадь сечения DSB равна 6.

Решение:

пусть сторона основания пирамиды равна 3а, а высота пирамиды равна h. Тогда площадь сечения DSB равна

S=BD*SO/2= 3 =6

откуда ah=2 .

Площадь сечения DPQ равна

Ответ: 

№4

Дана правильная треугольная пирамида SABC с вершиной S. Через середину ребра AC и точки пересечения медиан граней ASB и CSB проведена плоскость. Найдите площадь сечения пирамиды этой плоскостью, если AB=21,AS=12 .

Решение:

пусть LK∩SO=H. Тогда по теореме о трех перпендикулярах HK⊥AC как наклонная (HO⊥(ABC),OK⊥AC как проекция). Следовательно, и LK⊥AC.  

Тогда SALC=AC⋅LK/2     Рассмотрим △SKB: BK=AB⋅ /2=21 /2⇒cosB=7 /12 .  

Тогда по теореме косинусов для △KLB:   KL2=729/4⇒KL=27/2

Значит, SALC=567/4=141,75

Ответ : 141,75

№5

Дана правильная четырехугольная призма ABCDA1B1C1D1. На ребре AA1 отмечена точка K так, что AK : KA1 = 1 : 2. Плоскость α проходит через точки B и K параллельно прямой AC. Эта плоскость пересекает ребро DD1 в точке M, АВ=4, АА1=6. Найдите площадь сечения.

Решение:

По теореме о трех перпендикулярах прямые BM и AC перпендикулярны, а значит, прямые BM и KL перпендикулярны. Площадь четырехугольника, диагонали которого взаимно перпендикулярны, равна половине произведения диагоналей. Найдем их: KL=AC=4  как диагональ квадрата, лежащего в основании призмы, тогда

 по теореме Пифагора.

Тогда

Ответ: 8

В данной публикации мы рассмотрим, как можно найти площадь поверхности цилиндра и разберем примеры решения задач для закрепления материала.

  • Формула вычисления площади цилиндра

    • 1. Боковая поверхность

    • 2. Основание

    • 3. Полная площадь

  • Примеры задач

Формула вычисления площади цилиндра

1. Боковая поверхность

Площадь (S) боковой поверхности цилиндра равна произведению длины окружности, являющейся основанием фигуры, на его высоту.

Длина окружности, в свою очередь, рассчитывается так: C = 2 π R. Следовательно, рассчитать площадь можно следующим образом:

S = 2 π R h

Площадь поверхности цилиндра

Примечание: в вычислениях значение числа π округляется до 3,14.

2. Основание

В качестве оснований цилиндра (равны между собой), выступает круг, площадь которого равна:

S = π R2

Т.к. диаметр круга равен двум его радиусам (d = 2R), выражение можно преобразовать таким образом:

S = π (d/2)2

3. Полная площадь

Для нахождения данной величины необходимо просуммировать площади боковой поверхности и двух равных оснований цилиндра, т.е.:

S = 2 π R h + 2 π R2 или S = 2 π R (h + R)

Примеры задач

Задание 1
Найдите площадь боковой поверхности цилиндра, если его радиус равен 11 см, а высота – 8 см.

Решение:
Воспользуемся первой формулой, подставив в нее данные по условиям задачи значения:
S = 2 ⋅ 3,14 ⋅ 11 см ⋅ 8 см = 552,64 см2.

Задание 2
Высота цилиндра равна 9 см, а его диаметр – 8 см. Найдите суммарную площадь поверхности фигуры.

Решение:
Если диаметр цилиндра равен 8 см, значит его радиус составляет 4 см (8 см / 2). Применив соответствующую формулу для нахождения площади получаем:
S = 2 ⋅ 3,14 ⋅ 4 см ⋅ (9 см + 4 см)  = 326,56 см2.

Как найти площадь основания цилиндра

Если в условиях задачи не уточняется, о каком именно цилиндре идет речь (параболический, эллиптический, гиперболический и т.д.), то подразумевается самый простой вариант. У такой пространственной геометрической фигуры в основаниях лежат круги, а боковая поверхность образует с ними прямой угол. Вычисление параметров в этом случае не представляет особой сложности.

Как найти площадь основания цилиндра

Инструкция

Если известен радиус (r) основания цилиндра, то все остальные его размеры не имеют значения при расчетах. Вычислите произведение числа Пи, округленного до нужной степени точности, на возведенный в квадрат радиус — это и будет площадь основания цилиндра (S): S=π*r². Например, если диаметр (это, как вы знаете, удвоенный радиус) цилиндра равен 70см, а результат вычисления требуется получить с точностью до второго знака после запятой (сотых долей сантиметра), то площадь основания составит 3,14*(70/2)² = 3,14*35² = 3,14*1225 ≈ 3848,45см².

Если радиус и диаметр неизвестны, но даны высота (h) и объем (V) цилиндра, то этих параметров тоже будет достаточно для нахождения площади (S) основания фигуры — просто разделите объем на высоту: S=V/h. Например, при объеме равном 950см³ и высоте в 20см цилиндр будет иметь основание площадью в 950/20=47,5см².

Если кроме высоты (h) цилиндра известна площадь его боковой поверхности (p), то для нахождения площади основания (S) возведите площадь боковой поверхности в квадрат и разделите результат на учетверенное произведение числа Пи на возведенную в квадрат высоту: S=p²/(4*π*h²). Например, если площадь боковой поверхности равна 570см², то при высоте цилиндра в 25см и заданной точности расчетов в одну сотую сантиметра он должен иметь площадь основания, равную 570²/(4*3,14*25²) = 324900/(12,56*625) = 324900/7850 ≈ 41,39см².

Если кроме площади боковой поверхности цилиндра (p) известна и площадь всей поверхности (P), то, отняв от второго первое, не забудьте разделить полученный результат пополам, так как общая площадь включает оба основания цилиндра: S=(P-p)/2. Например, если общая площадь пространственной фигуры составляет 980см², а площадь ее боковой поверхности — 750см², то площадь каждого из оснований будет равна (980-750)/2=115см².

Войти на сайт

или

Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?

This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.

Тема 13.

Задачи по стереометрии

13

.

12

Нахождение площади сечения

Вспоминай формулы по каждой теме

Решай новые задачи каждый день

Вдумчиво разбирай решения

ШКОЛКОВО.

Готовиться с нами — ЛЕГКО!

Подтемы раздела

задачи по стереометрии

Решаем задачи

Показать ответ и решение

Ответ:

б)  √ --
19-70
  7

Показать ответ и решение

Ответ:

 7a2√34
-------
   36

Показать ответ и решение

а) Обозначим через α  плоскость сечения. Плоскости (B1C1D1 )  и (BCD )
параллельны, следовательно, плоскость α  сечет их по параллельным прямым.
Плоскость α  пересекает B1C1D1  по прямой D1C1.  Докажем, что прямая EB
параллельна D1C1,  из этого будет следовать, что она лежит в α,  так как
B ∈ α  .

Прямые EB ∥ DC  в силу правильности шестиугольника ABCDEF,  так как в
нем          ∘
∠BED  = 60,             ∘
∠EDC  = 120 ,  следовательно, сумма односторонних углов
равна 180∘.  Прямые DC  ∥D C ,
      1 1  следовательно, EB ∥ D C .
      1 1  Тогда E  лежит в
α  и ED1C1B  — искомое сечение. Кроме того, в четырехугольнике ED1C1B
противолежащие стороны EB  и D1C1  параллельны и не равны, следовательно,
ED1C1B  — трапеция.

PIC

б) Способ 1.

В правильном шестиугольнике EB = 2DC = 2AB = 20,  также по условию
D1C1 = AB = 10.  По теореме Пифагора для треугольника BCC1  :

BC  = ∘BC2-+-CC2-= √100-+100-=10√2-= ED
   1            1                       1

Найдем полупериметр трапеции:

       √ -                √-
p=  2⋅10-2+-10+-20= 15+ 10 2
          2

Равнобокую трапецию можно вписать в окружность, тогда по формуле
Брахмагупты ее площадь равна

S = ∘ (p−-ED1)(p−-D1C1)(p-− BC1-)(p-− EB-)=

  ∘ -2-------√---------√---   √-
=   15 ⋅(5+ 10 2)(−5+ 10 2)= 75 7

Способ 2.

Введём векторный базис из векторов −A→F  =−→a,  −B−→C  = −→b ,  −−C→C1 = −→c.  Длины
этих векторов a =b = c= 10.  Из определения правильной призмы −→a ⊥ −→c
и −→   −→
b ⊥ c ,  а поскольку шестиугольник ABCDEF  — правильный, то
прямые AF  и BC  образуют угол   ∘
60.  Тогда можно посчитать скалярное
произведение:

(−→a,−→b )= a⋅b⋅cos60∘ = 10⋅10⋅0,5 = 50
      −→  −→            ∘
      (a, c)= a⋅c⋅cos90 = 0
      (−→b ,−→c)= b⋅c⋅cos90∘ = 0

PIC

В пункте а) было ранее доказано, что EBC1D1  — трапеция. По свойствам
правильного шестиугольника диагональ BE  = 2a.  Тогда для определения
площади сечения можно сначала посчитать площадь треугольника EBC1,  после
чего домножить её на 1,5,  поскольку площадь EC1D1  составляет половину от
площади EBC1.  Выразим векторы BE  и BC1  через базисные вектора и найдём
квадраты длин:

                      −−→    −→
                      BE  =2AF  =2−→a
                  −−→   −−→   −−→    −→   −→
                  BC1 = BC + CC1 = b + c
                   BE2 = (2a)2 = 4a2 = 202
       −→ −→  2  −→  −→ 2   −→  −→ 2    −→ −→     2  2    2      2
BC1 = (b , c) = (b , b ) +( c,c) − 2(b , c)= b + c = 2a =2 ⋅10

Таким образом,

          1                   1       ∘-------------
  SEBC1 = 2BE ⋅BC1 sin ∠EBC1 = 2BEBC1   1 − cos2∠EBC1 =
   ∘ ---------------------------   ∘-------------------
= 1  BE2BC21 − BE2BC21 cos2∠EBC1 = 1 BE2BC21 − (−B−→E, −B−C→1)2 =
  2   ∘ -----------------   ∘ ---2------------------
   = 1  8a4− (2−→a,−→b + −→c )2 = 1 8a4 − 4(−→a ,−→b )2− 4(−→a,−→c)2 =
     2    ∘ ---------------2--
       = 1  2⋅2002− 4⋅502− 2⋅0= 1 ⋅100√8-−-1= 50√7
         2                      2

Тогда площадь трапеции равна

                      √-
SEBC1D1 = 1,5SEBC1 = 75 7

Ответ:

б)   √ -
75  7

Критерии оценки

Содержание критерия

Балл

Имеется верное доказательство
утверждения пункта а) и обоснованно
получен верный ответ в пункте б)

3

Обоснованно получен верный ответ в
пункте б)

2

ИЛИ

имеется верное
доказательство утверждения пункта
а) и при обоснованном решении
пункта б) получен неверный ответ
из-за арифметической ошибки

Имеется верное доказательство
утверждения пункта а)

1

ИЛИ

при обоснованном решении пункта
б) получен неверный ответ из-за
арифметической ошибки

ИЛИ

обоснованно получен верный ответ в
пункте б) с
использованием утверждения пункта
а), при этом пункт а) не выполнен

Решение не соответствует ни одному
из критериев, перечисленных выше

0

Максимальный балл

3

Правильная треугольная пирамида рассечена плоскостью, перпендикулярной основанию и делящей две стороны
основания пополам. Найдите площадь сечения пирамиды этой плоскостью, если известно, что сторона основания равна
2  , а высота пирамиды равна 4  .

Показать ответ и решение

Ответ:

1,5

Показать ответ и решение

1) Пусть AC  ∩ BD  =  O  . Две плоскости параллельны, если две пересекающиеся прямые одной
плоскости соответственно параллельны двум пересекающимся прямым другой плоскости.

 PIC

 Заметим, что т.к. ∠SAB   = ∠SAD    = 90 ∘ ⇒ SA  ⊥ (ABC  )  .

Проведем в плоскости SAC  прямую OK  ∥ SC  . Т.к. O  – середина AC  , то по теореме Фалеса      K
– середина SA  . Через точку K  в плоскости SAB  проведем KM   ∥ SB  (следовательно, M
середина AB  ). Таким образом, плоскость, проходящая через прямые OK  и KM  , и будет искомой
плоскостью.

Необходимо найти сечение пирамиды этой плоскостью. Соединив точки O  и M  , получим прямую
M  N  .

Т.к. α ∥ (SBC  )  ,то α  пересечет плоскость SCD  по прямой N P ∥ SC  (если N P ∩ SC  ⁄= ∅  , то
α ∩ (SBC  ) ⁄= ∅  , что невозможно ввиду их параллельности).

Таким образом, KM  N P  – искомое сечение, причем KP   ∥ AD  ∥ M N  ⇒ это трапеция.

2) Т.к. все точки K, M, N, P  – середины отрезков SA, AB,  CD, SD  соответственно,
то:

а) M  N =  AD  = a

б) KP   = 1-AD  =  a-
       2        2

в)                  √ --
KM   =  1SB  =  a--2-
        2         2

Заметим, что по теореме о трех перпендикулярах SB  ⊥ BC  ⇒  KM   ⊥  M N  . Таким образом,
KM   N P  – прямоугольная трапеция.

                                √ --
          KP---+-M-N--         3--2-2
SKMNP   =      2      ⋅ KM  =   8  a

Ответ:

1) Рисунок.

2)  √ --
3  2 2
----a
 8

Показать ответ и решение

б) По теореме Менелая для △ADC  и прямой QK  имеем:

AN-- ⋅ DK- ⋅ CQ-=  1 ⇒ QA   = 8
N D   KC    QA

По условию AM  =  13AB  = 8  . Т.к. QA  = AM  и ∠CAB   =  60∘ ⇒ ∠AQM    =  30∘ . Следовательно,
∠BM   T =  30∘ , тогда ∠M  T B =  90∘ . Следовательно, BT  =  8  . Заметим, что △N  DK   = △M  BT  по
углу и двум прилежащим сторонам, следовательно, M T =  N K  . Также заметим, что так как
BT  =  DK  =  8  , то TK  ∥ DB  . Также и M N  ∥ DB  . Следовательно, M N KT  – равнобедренная
трапеция.

Основания M  N =  8  , KT  = 16  , по теореме Пифагора        √ --------    √ --
M  T =   162 − 82 = 8  3  . Следовательно,
если провести высоту M  H  , то T H =  0,5(16 − 8) = 4  . Тогда по теореме Пифагора
        ∘ --√---------    √ ---
M  H =    (8  3)2 − 42 = 4  11  . Следовательно,

           8-+-16-  √ ---    √ ---
SMNKT   =    2    ⋅ 4 11 = 48  11

Ответ:

б)   √ ---
48  11

Показать ответ и решение

а) Для того, чтобы доказать, что пирамида является правильной, нужно доказать, что в основании
пирамиды находится правильный многоугольник, а боковые ребра равны.
PIC
Возьмем за основание △ABC  – он правильный по условию.
Осталось доказать, что DA  =  DC  = DB  .
Рассмотрим △ADB  и △CDB  . Они прямоугольные и равны по катету и гипотенузе. Следовательно,
DA  =  DC  . Аналогично рассматривая другие боковые грани, доказываем, что DA  =  DB  .
Следовательно, DA  =  DB  = DC  , чтд.

б) Заметим, что так как DM   : M A = DN   : N C = 4 : 3  и боковые грани – равные треугольники, то
BM   = BN  . PIC
Так как DM   : M A =  DN  : N C = 4 : 3  , то по теореме Фалеса M N  ∥ AC  , также △DM   N  ∼  △DAC  .
Из подобия следует:

M N     DM     4                 4       √ --
-----=  -----= --   →    M N  =  -AC  = 4  2
AC      DA     7                 7

Найдем BM  .
Так как △ADB  прямоугольный и равнобедренный, то                    √ --
DA  =  DB  = AB   :  2  , следовательно,
DA  =  7  .
Рассмотрим прямоугольный △DM    B  . Так как         4
DM   =  7DA  = 4  , то         √ -2---2-  √ ---
BM   =    4 + 7  =   65  .
Рассмотрим теперь △BM   N  : PIC
Так как он равнобедренный, то высота BH  , проведенная к основанию, будет также и медианой.
Следовательно,

       √ -------  √ ---
BH  =    65 − 8 =   57

Таким образом,

          1                √ ----
S△BMN   = --⋅ BH  ⋅ M N = 2  114
          2

Ответ:

б)  √ ----
2  114

Дана правильная четырехугольная пирамида SABCD  с вершиной S  , стороны основания которой
равны  √ --
6  2  , а боковые ребра равны 21  .

а) Постройте сечение пирамиды плоскостью, проходящей через точку A  и середину ребра SC
параллельно прямой BD  .

б) Найдите площадь построенного сечения.

Показать ответ и решение

б) Заметим, что по теореме о трех перпендикулярах (так как OH   ⊥ (ABC  ),AH  ⊥  BD  )
AO  ⊥  BD  . Так как BD   ∥ M K  , то AO  ⊥ M  K  , следовательно, AN  ⊥ M  K  . Следовательно, у
четырехугольника AM  N K  диагонали взаимно перпендикулярны. Значит, его площадь можно найти
как

S =  1AN  ⋅ M K.
     2

Заметим сразу, что                  √ --
BD  =  AC  = AB    2 = 12  .
Рассмотрим плоскость ASC  .

 PIC

 По теореме Менелая:

-SN- ⋅-CA- ⋅ HO- = 1   ⇒     HO--=  1-  ⇒    OS  =  2OH    ⇒     SO--=  2.
N  C  AH    OS               OS     2                            SH     3

(это
нам понадобится позже для поиска M  K  )

 Проведем N Q ⊥  AC  . Тогда из подобия △SHC  и △N  QC  :

                                        √ ------------     √--------     √ ------
SH-- =  SC--=  2   ⇒    N Q =  1SH  =  1- SC2  − HC2   = 1- 212 − 62 =  1- 81 ⋅ 5
N Q     N C                    2       2                 2              2

   Q
середина HC  , следовательно,       3       3
AQ  = 4AC   = 4 ⋅ 12 = 9  . Тогда по теореме Пифагора

      ∘  ------------  ∘  -----------
AN  =    AQ2 +  N Q2 =    81-⋅ 5-+ 81 = 27-.
                            4           2

Рассмотрим BSD  . Так как △M  SK  ∼  △BSD  , то

M K     SO     2                2       2
-----=  ----=  --  ⇒    M  K =  -BD   = --⋅ 12 = 8.
BD      SH     3                3       3

Следовательно, площадь сечения равна

S  = 1-⋅ 8 ⋅ 27-= 54.
     2      2

Показать ответ и решение

1) ПустьK  – середина AC  , SX,  AL  – медианы грани ASB  , CL,  SY  – медианы грани CSB  ,
AL  ∩ SX  =  M, CL  ∩ SY  = N  . SO  – высота пирамиды.

Найдем сечение пирамиды плоскостью M  N K  .
Т.к. пирамида правильная, то △SXY  – равнобедренный,               2
SM   = SN  =  -SX  ⇒  M  N ∥ XY   ⇒ M  N ∥ (ABC  )
              3  .
Таким образом, плоскость M  N K  содержит прямую M  N  , параллельную ABC  , следовательно,
плоскость M  N K  пересечет плоскость ABC  по прямой, параллельной M N  (если это не так, то линия
пересечения этих плоскостей l ∩ M N =  E ⇒  E ∈ (ABC   )  и E ∈ M  N ⇒  M  N  не может быть
параллельна (ABC  )  ).

PIC

Прямая, проходящая через точку K  и параллельная M N  (или XY  ) – это AC  . Следовательно,
сечением является равнобедренный треугольник ALC  .

2) Пусть LK  ∩ SO  =  H  . Тогда по теореме о трех перпендикулярах HK   ⊥ AC  как наклонная
(HO   ⊥ (ABC  ),OK  ⊥  AC  как проекция). Следовательно, и LK   ⊥ AC  .

Тогда          1-
SALC  =  2AC  ⋅ LK  .

PIC

Рассмотрим                       √ --     √ --             √ --
△SKB    : BK  =  AB  ⋅--3-=  21--3-⇒  cosB =  -7√-3-
                       2       2              12  2  .

Тогда по теореме косинусов для △KLB  :

   2   729-          27-
KL   =  4   ⇒ KL   =  2

Значит, SALC  = 567-
          4  .

Ответ:

 567
----
  4  .

Показать ответ и решение

а) PIC

Если прямая M N  ∥ α ⇒  M N  параллельна некоторой прямой, лежащей в α  . Проведем
N S ⊥  BC, N S ∩ KP   = O  . В плоскости M  N S  проведем OH  ∥ M N  ⇒  M H  = HS  . Тогда прямая
KH   ∩ AB  = T  . Так как плоскости ABC  и A1B1C1   параллельны, то α  пересечет плоскость A1B1C1
по прямой, параллельной KT  . Следовательно, проведем P R ∥ KT  . Таким образом, TRP  K  – искомое
сечение (трапеция).

б) Заметим, что        1       5
CK  =  --⋅ 15 =--⇒  KS   = 5
       6       2  . Т.к. M S  – средняя линия треугольника
ABC   ⇒  M S  = 8 ⇒  HS  = 4  . Так как ∠HSK   =  ∠ABC  , то по теореме косинусов
       ∘  --------------------
HK   =    16 + 25 − 2 ⋅ 4 ⋅ 5 ⋅ 45 = 3  . Таким образом, по обратной теореме Пифагора треугольник HKS
прямоугольный, следовательно, ∠H  = 90 ∘ . Таким образом, по теореме о трех перпендикулярах, из
того, что N S ⊥  (ABC  ),HS  ⊥ KT   ⇒  OH  ⊥ KT  .

Найдем основания трапеции KT  и P R  .

sin ∠KSH    =  3-= sin ∠B  =  KT-- ⇒ KT   = 15-
              5             KB             2  .

                              3
△  PRB1  ∼  △KT   B ⇒  P R =  --
                              2  .

Таким образом,             (        )
         1-   15-   3-    √ --    √ --
STRP K = 2 ⋅   2 +  2  ⋅ 8  2 = 36  2

Ответ:

б)   √ --
36  2

Показать ответ и решение

а) PIC

Две плоскости параллельны, если две пересекающиеся прямые из одной плоскости будут
параллельны некоторых двум пересекающимся прямым из другой плоскости.Проведем через точку     L
прямые, параллельные AB  и AS  .
Из свойства правильного шестиугольника следует, что F C ∥ AB  . Проведем в плоскости F SC  через
точку L  : T N  ∥ F C  .

Тогда по теореме Фалеса SN     ST     SL    3
----=  ----=  ----= --
N C    TF     LO    1

В плоскости ASD  проведем через точку L  : KQ  ∥ SA  .

Из теоремы Фалеса следует, что AQ     SL     3
----=  ----=  --
QO     LO     1

Пусть AQ   = 3x,QO   = x  . Из свойств правильного шестиугольника следует, что DO  =  OA  = 4x  .

Тогда по теореме Фалеса DQ--=  DK-- = 5x-=  5-
QA     KS     3x    3

б) Достроим сечение пирамиды плоскостью α  . Плоскость α  пересечет плоскость основания по
прямой RM  ∥ AB,  Q ∈ RM  . Значит, BM---   AR--   3-
M C  =  RF  =  1

Найдем все их стороны.
Из подобия                              3       3
△  ST N  ∼ △SF  C  ⇒  TN  =  -F C =  -a = 6
                             4       2
Из подобия △  CN  M  ∼ △CSB    ⇒  N M  = 1-b = 7-
                              4     4

Достроим трапецию F ABC  до треугольника F W C  – он правильный.            7       7
⇒  RM   =  -F C =  -a = 7
           8       4
Из подобия                              3       3     3
△  SP K  ∼ △SED    ⇒  P K =  -ED   = --a = --
                             8       8     2

Найдем KN  из грани SCD  :
По теореме косинусов          2b2 − a2
cos∠S =  -----2--
           2b   .

В △  KSN  :         3-        3-
KN   =  8b,SN  =  4b ⇒ по теореме косинусов     2   -9-   2     2            27-
KN    = 64 ⋅ (b + 2a ) ⇒  KN  =  8

Обозначим высоту трапеции M N T R  за h1   . Тогда      ∘ --------
       49-   1-  3-√ --
h1 =   16 −  4 = 4   5

Высота трапеции N KP  T  h  = ∘ -272−--81-=  9√5--
 1      64    16    8

Тогда площадь сечения        (       )    √--                √--      √ --
S = 1-⋅  3-+  6  ⋅ 9 5 +  1⋅ (6 + 7) ⋅ 3 5 =  291--5-
    2    2        8       2          4         32

Ответ:

б)     √--
291--5-
  32

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Как найти неисправный парктроник
  • Кривой рот как исправить с помощью упражнений
  • Как составить домашнее расписание занятий
  • Как найти файл запуска системы
  • Как найти песню по продолжительности