Как найти сечение параллелограмма плоскостью

Урок по теме

« Построение сечений параллелепипеда»

Предмет  геометрия

Класс  10

Учебно-методическое обеспечение: учебник « Геометрия 10-11»  автор Л.С. Атанасян. Методические рекомендации к учебнику авторы С.М.Саакян, В.Ф. Бутузов

Оборудование и материалы для урока: Компьютер, проектор, экран, презентация для сопровождения урока, дидактический материал, копир-ответы , карточки-бланки для ответов учащихся, модели куба и прямоугольного параллелепипеда

Цели урока:

    1. Определить виды сечений параллелепипеда

2.Установить взаимосвязь между видом сечения и расположением точек на ребрах параллелепипеда

     3.Научиться строить сечения

Задачи урока

  1. Обучающие: 

— Закрепить определение секущей плоскости и сечения многогранника  плоскостью;

— Отработать алгоритм построения сечения параллелепипеда плоскостью.

  1. Развивающие:

— продолжить формирование пространственного воображения и математической речи;

— развивать аналитическое мышление при выработке алгоритма построения точки пересечения прямой и плоскости и сечений многогранников.

  1. Воспитывающие:

вырабатывать умение осознанно трудиться над поставленной целью;

— воспитывать культуру общения , графическую культуру.

.

Тип урока: комбинированный

Структура урока:

  1. Организационный момент.
  2. Проверка домашнего задания. Повторение.
  3. Изучение нового материала.
  4. Закрепление.
  5. Самостоятельная работа.
  6. Итог урока.
  7. Комментарии к домашнему заданию.
  8. Рефлексия

                                                 Ход урока :

1. Организационный момент   .            Приветствие уч-ся и гостей

Я и мои ребята  рады приветствовать вас. Думаем , что  у вас хорошее настроение и  оно конечно же передастся ребятам  и они будут работать спокойно и продуктивно

2.Вступительное слово учителя

Раздел стереометрии, изучающий сечения геометрических тел позволяет «заглянуть внутрь» предметов, познакомиться с их свойствами; значительно облегчает выполнение ряда заданий не только по математике, но и по физике, биологи и географии. Решение задач на построение сечений многогранников способствует развитию у человека пространственного представления и пространственного мышления  т.е. развивает геометрическую фантазию.

 На предыдущем уроке мы строили сечение тетраэдра плоскостью.

Тема сегодняшнего урока «Построение сечений параллелепипеда» (слайд 1)

3.Повторение изученного материала .Проверка домашнего задания.

Прежде чем мы будем учиться  строить сечения  параллелепипеда, проверим выполнение домашнего задания. Кто выполнил компьютерный вариант? Пожалуйста…№105..(настройка презентации).

Чертеж к задаче № 75

      А мы  в это время повторим некоторые вопросы теории, без которых нам не обойтись при построении сечений параллелепипеда.

  1. Что такое секущая плоскость многогранника? 
  2.  (Секущей плоскостью многогранника называют любую плоскость, по обе стороны от которой имеются точки данного многогранника)
  1. Что такое сечение многогранника?

      (Секущая плоскость пересекает грани многогранника по отрезкам.    Многоугольник, сторонами которого являются эти отрезки, называется сечением  многогранника)

  1. А где лежат вершины этого многоугольника?

         (на ребрах многогранника)

  1.  Какие многоугольники мы получали при построении сечений тетраэдра?

          ( треугольники и четырехугольники).

Проверить выполнение домашнего задания  Комментарии презентации

Проверка правильности выполнения чертежа к задаче №75 и фронтальная работа по плану решения задачи.

                               4.Изучение нового материала.

Целью построения сечений является нахождение линий пересечения секущей плоскости с гранями , т. е. следы по которым плоскость пересекает грани многогранника.    А как можно задать секущую плоскость?

            ( Вовлечение учащихся в поисковую деятельность.)

  1. Смоделируйте  как можно задать секущую плоскость(3 точками, прямой и не лежащей на ней точкой, 2 параллельными прямыми, 2 пересекающимися прямыми)
  1. Мы на уроке  рассмотрим задачи на построение сечений, заданных тремя точками                                                  («живая геометрия»)

Как вы думаете а какие многоугольники мы можем получить при построении сечений параллелепипеда?

 ( треугольники и 4 -, 5 -и 6-угольники)

       Можем ли получить 7-угольное сечение? Почему?

( Нет, поскольку у параллелепипеда имеется только шесть граней, поэтому в сечении  не может получиться многоугольник с числом сторон, большим шести)

     Итак, мы предположили, что в сечении параллелепипеда получатся треугольники, четырехугольники, 5 и 6-угольники, нам это предположение нужно проверить, поэтому цели нашего урока (слайд 2)

  1. Определить виды сечений параллелепипеда
  2. Установить взаимосвязь между видом сечения и расположением точек на ребрах параллелепипеда
  3. Научиться строить сечения параллелепипеда.

Во время урока мы будем работать с различными видами параллелепипеда, в том числе и с кубом – как прямоугольным параллелепипедом с равными ребрами .

    Начнем с треугольного сечения. Подумайте, как нужно расположить 3 точки на ребрах параллелепипеда, чтобы получить треугольное сечение?             (смоделировать и заслушать ответы учащихся)

(на ребрах исходящих из одной вершины или  расположенных в 3 вершинах).

    Выполним построение сечения треугольной формы (слайд )

 ( Комментарии учащихся и построение аналогичного сечения в тетради, двое у доски -разное расположение точек)

    Как нужно расположить 3 точки, чтобы получить 4-угольное сечение?

 (на  параллельных ребрах).

Ребята,  при выполнении этого задания хочу напомнить вам  следующее  очень важное условие (слайд 4)

Если секущая плоскость пересекает две противоположные грани параллелепипеда по отрезкам, то эти отрезки параллельны .(Запишем это утверждение)

    С учетом этого условия построим сечение, проходящее через точки М, N, K (слайд 5).

     Построение сечения происходит с  комментированием учащихся.  

         ( продемонстрировать изменение узлов и диагональное сечение)

Построение в тетрадях и у доски сечений по заданным точкам (точки задать на слайде)

    Переходим к следующим двум сечениям: 5 и 6 –угольным.

Расположим точки как показано на рисунке. Давайте продумаем план построения .                        ( обсуждение с учащимися).

Построим  сечение, заданное точками ????  (слайд 5тиуг . сеч.)

 Какой многоугольник вы  получили  (пятиугольник….  

Сколько  параллельных сторон у пятиугольника?…)

5.Работа в парах. Поисковая деятельность

( Постарайтесь изобразить шестиугольное сечение)-работают

6. Защита проектов

    Два  ученика изображают 6-угольные сечения на доске.

Мы изобразили 6-иугольные сечения ,а теперь давайте их построим

 (слайд    ,  учитель объясняет ход построения.

Найти две точки сечения , лежащие в самой грани не всегда удается, поэтому нас вполне удовлетворят  две точки сечения, лежащие в плоскости, а не в самой грани, поэтому нахождение этих точек выходит за пределы чертежа)

Ребята, а как проверить, правильно ли выполнен чертеж? (параллельность противоположных сторон шестиугольника) посмотрите в тетрадь своего соседа…

 А вот в пространстве…. ( анимация сечения куба  « Живая геометрия»)

 Для построения данного сечения использовался  метод «следов», заключающийся в нахождении точки пересечения прямой и плоскости по заданным двум точкам этой прямой и их проекциям на плоскость.

 А теперь включите свою геометрическую фантазию и постарайтесь правильно определить какой  многоугольник является сечением какой фигуры?( работа со слайдом)

Есть ли ошибки на чертежах?  (работа со слайдом)

Все эти замечания прошу учесть при выполнении самостоятельной работы.

7. Закрепление изученного материала. ( в это время проверка д. з.)

  Самостоятельная работа(2 варианта)

Учащиеся выполняют с.р. на заранее подготовленных чертежах, а затем проверяют при помощи копир-слайда    

Сечения при этом закрашивают  различными цветами . (затем это используется при анализе урока- тест Люшера)

      В процессе решения задач учащимся было предложено выделить построенное сечения в понравившейся им цветовой гамме. Методика ЦВ выявляет не только осознанное, субъективное отношение испытуемого к цветовым эталонам, но также неосознанные реакции на них, что позволяет считать метод глубинным проективным. Исходя из символики цветов и накопленного в многолетней практике опыта, структурное значение каждого цвета, выбираемого на первых позициях, описано Максом Люшером следующим образом:

  1. зеленый – упорство, целеустремленность, волевое,усилие, эластичное напряжение, высокий уровень притязания, стремление к самовыражению;
  2. красный – выражение жизненной силы, воли к победе, стремление к успеху, потребность в достижении самоутверждении;
  3. желтый – раскованность, потребность в эмоциональной активности, стремление к новому и расширение возможностей;
  4. синий – состояние покоя, эмоциональная стабильность, тенденция к эмоциональному комфорту;
  5. серый – тенденция к пассивности, потребность в отдыхе, социальная отгороженность;
  6. фиолетовый – потребность в уходе от реальной действительности, нереальные требования к жизни, мечтательность, индивидуальность;
  7. коричневый – потребность снижения тревожности, ощущение физиологического дискомфорта, стресс;
  8. черный – отказ, неприятие, огорчение, протест против существующего положения вещей,                           потребность в независимости, негативизм по отношению к любым авторитетам

8. Д.З .№110,112 из учебника « Геометрия 10-11» Атанасян Л.С.( слайд 12

Индивидуальное задание- задачи на карточках разного цвета- разного уровня сложности.

9. Итог урока

10.Рефлексия

.

Метод сечений, широко известный своей универсальностью, применяется в некоторых разделах черчения, физики, теоретической механики, сопротивления материалов, гидравлике и других естественных науках и технических дисциплинах.

Построение сечений используют в строительном деле, машиностроении. В качестве диагностики заболеваний в медицине широко применяют метод компьютерной томографии, основанный на получении при помощи рентгеновских аппарата снимков — сечений человеческого тела. Этим же методом пользуются историки и археологи для исследования некоторых объектов. Например, чтобы не испортить саркофаг и при этом посмотреть его содержимое. Для этого при помощи томографа делают множество снимков — поперечных сечений саркофагов, суммируя которые получают необходимую информацию.

Широко применяют сечения и в ювелирном деле. Чтобы придать камню нужную форму, мастер подвергает бесформенный драгоценный камень рассечению различными плоскостями. Эти плоскости выбираются не спонтанно, а таким образом, чтобы луч, падающий на камень, создавал его сияние, многократно отразившись от его граней. Изменяя угол наклона «секущих плоскостей» и их положения мастер добивается неповторимой игры света и радужных переливов на гранях камня.

Таким образом, интерес к задачам на построение сечений обусловлен не только их красотой и оригинальностью методов решения, но и их практической ценностью

11 Спасибо за работу (слайд )

Сечения геометрических фигур имеют различные формы. У параллелепипеда сечение всегда представляет собой прямоугольник или квадрат. Оно имеет ряд параметров, которые могут быть найдены аналитическим способом.

Инструкция

Через параллелепипед можно провести четыре сечения, которые представляют собой квадраты или прямоугольники. Всего он имеет два диагональных и два поперечных сечения. Как правило, они имеют разные размеры. Исключением является куб, у которого они одинаковы.
Перед тем как строить сечение параллелепипеда, составьте представление о том, что представляет собой эта фигура. Существует два вида параллелепипедов — обычный и прямоугольный. У обычного параллелепипеда грани располагаются под некоторым углом к основанию, а у прямоугольного они перпендикулярны ему. Все грани прямоугольного параллелепипеда представляют собой прямоугольники или квадраты. Из этого следует,что куб — это частный случай прямоугольного параллелепипеда.

У любого сечения параллелепипеда есть определенные характеристики. Основными из них являются площадь, периметр, длины диагоналей. Если из условия задачи известны стороны сечения или какие-либо иные его параметры, этого достаточно, чтобы найти его периметр или площадь. По сторонам определяются также диагонали сечений. Первый из этих параметров — площадь диагонального сечения.
Для того чтобы найти площадь диагонального сечения, нужно знать высоту и стороны основания параллелепипеда. Если даны длина и ширина основания параллелепипеда, то диагональ найдите по теореме Пифагора:
d=?a^2+b^2.
Найдя диагональ и зная высоту параллелепипеда, вычислите площадь сечения параллелепипеда:
S=d*h.

Периметр диагонального сечения тоже можно вычислять по двум величинам — диагонали основания и высоте параллелепипеда. В этом случае вначале найдите две диагонали (верхнего и нижнего оснований) по теореме Пифагора, а затем сложите с удвоенным значением высоты.

Если провести плоскость, параллельную ребрам параллелепипеда, можно получить сечение-прямоугольник, сторонами которого являются одна из сторон основания параллелепипеда и высота. Площадь этого сечения найдите следующим образом:
S=a*h.
Периметр этого сечения найдите аналогичным образом по следующей формуле:
p=2*(a+h).

Последний случай возникает, когда сечение проходит параллельно двум основаниям параллелепипеда. Тогда его площадь и периметр равны значению площади и периметра оснований, т.е.:
S=a*b — площадь сечения;

Портфолио учителя математики НОУ СОШ «ЛАДА» Лисуновой Г.В.

Тема: « Построение сечений тетраэдра и параллелепипеда».

Предмет
: геометрия Класс:
10 Используемые педагогические технологии:
технология проектного обучения, информационные технологии. Тема урока
: Построение сечений тетраэдра и параллелепипеда Тип урока
: урок закрепления и развития знаний. Формы работы на уроке
: фронтальная, индивидуальная Список используемых источников и программно-педагогических средств:

    Л.С. Атанасян. Геометрия. 10-11 классы,- М: Просвещение, 2006г.

    В. Н. Литвиненко. Задачи на развитие пространственных представлений. Книга для учителя. — М.: Просвещение, 1991.

    Г. Прокопенко. Методы решения задач на построение сечений многогранников. 10 класс. ЧПГУ, г. Челябинск. Еженедельная учебно-методическая газета «Математика» 31/2001.

    А. Мордкович. Семинар девятый. Тема: Построение сечений многогранников (позиционные задачи). Еженедельное приложение к газете «Первое сентября». Математика. 3/94.

    Мультимедийный интерактивный курс «Открытая математика. Стереометрия.» Физикон

    «Живая геометрия»

Цели: Образовательные:

Проверить знание теоретического материала о многогранниках (тетраэдр, параллелепипед).

Продолжить формирование умения анализировать чертеж, выделять главные элементы при работе с моделью многогранника, намечать ход решения задачи, предвидеть конечный результат.

Отработать навыки решения задач на построение сечений многогранников.

Развивать графическую культуру и математическую речь.

Формировать навыки использования компьютерных технологий на уроках геометрии.

Развивающие:

Развивать познавательный интерес учащихся.

Формировать и развивать у учащихся пространственное воображение.

Воспитательные:

Воспитывать самостоятельность, аккуратность, трудолюбие.

Воспитывать умения работать индивидуально над задачей.

Воспитывать волю и настойчивость для достижения конечных результатов.

Техническое обеспечение:

Компьютер с установленными программами «Живая геометрия», Power Point, мультимедиапроектор.

Раздаточный материал:

Бланки-карточки с заданиями для практической работы, бланки-карточки с ответами для взаимопроверки, опоры – памятки, презентация по теме «Аксиомы стереометрии, следствия из них», презентация ученика «Построение сечений параллелепипеда», цветные карандаши.

Структура урока.

Приветствие. Организационный момент.

Постановка цели и задачи урока.

Повторение изученного материала с использованием презентации.

Актуализация опорных знаний.

Практическая работа на построение сечений.

Взаимопроверка.

Домашнее задание

Рефлексия.

Ход урока:

1)Приветствие. Организационный момент.

2) Постановка цели и задачи урока.

Задачи на построение сечений в многогранниках занимают заметное место в курсе стереометрии. Их роль обусловлена тем, что решение этого вида задач способствует усвоению аксиом стереометрии, следствий из них, развитию пространственных представлений и конструктивных навыков. Умение решать задачи на построение сечений являет-ся основой изучения почти всех тем курса стереометрии. При решении многих стереометрических задач используют сечения многогранников плоскостью. На предыдущих уроках мы с вами познакомились с аксиомами стереометрии, следствиями из аксиом и с теоремами о параллельности прямых и плоскостей в пространстве. Мы рассмотрели алгоритмы построения несложных сечений куба, тетраэдра и параллелепипеда. Эти сечения, как правило, задавались точками, расположенными на ребрах или гранях многогранника. Сегодня на уроке мы с вами повторим геометрические утверждения, позволяющие сформулировать правила построения сечений. А также научимся применять эти знания при решении задачи на построение сечения тетраэдра и параллелепипеда плоскостью, проходящей через три данные точки, такие, что никакие три из этих точек не лежат в одной грани.

3) Повторение изученного материала с использованием презентации.

Давайте повторим некоторые вопросы теории.

    Что такое секущая плоскость? Как можно задать секущую плоскость? Что такое сечение тетраэдра (параллелепипеда)? Какие многоугольники мы получали при построении сечений тетраэдра? А какие многоугольники мы можем получить при построении сечений параллелепипеда? Давайте повторим аксиомы стереометрии, следствия из них и способы задания плоскости (презентация 1, слайды 1-10)

4) Актуализация опорных знаний.

Презентация ученика «Построение сечений параллелепипеда».

Теперь давайте вспомним алгоритм построения сечения тетраэдра на примере двух задач (презентация 1, слайды 11-12).

(построение комментируется пошагово учителем).
— Пащенко Алексей с помощью своей презентации напомнит нам об алгоритмах построения сечений параллелепипеда (презентация 2, слайды 1-5)

(ученик демонстрирует слайды, комментируя последовательность построения)
— А сейчас с помощью программы «Живая геометрия» мы «оживим» пространство на примере сечения куба. Программа позволяет вращать многогранник, что позволит вам увидеть сечение со всех сторон.

5) Практическая работа на построение сечений с последующей взаимопроверкой.

Ученики получают бланки-карточки для практической работы (приложение 1)

Малая наполняемость
класса (5 человек), достаточно большое количество посадочных мест, а также последующая взаимопроверка позволяет выполнение работы одного варианта. На бланках также расположено несколько различных примеров построения сечений. У каждого ученика на парте опора-памятка (приложение 2).

Практическая работа состоит из 12 заданий разного уровня сложности. 5-7 правильно выполненных заданий – оценка «3», 8-10 заданий — оценка «4», 11-12 заданий — оценка «5»

6) Взаимопроверка.

Ученики меняются листами с практической работой, получают для проверки бланки с ответами (приложение 3)

. Проверяют работы друг друга, отмечая правильно построенные сечения.

7) Домашнее задание.

В качестве домашнего задания я попрошу вас решить задачи, аналогичные задачам в практической работе, но на построение сечений тетраэдра. Каждому предлагается выполнить по 4 задания (приложение 4)

Задания имеют три уровня сложности.

8) Рефлексия.

Итак, подведем итог, чему мы научились сегодня на уроке? — Какие теоретические положения нам часто приходилось использовать? — Какие ошибки были допущены при решении задач? Как вы их устранили? — Кому приходилось возвращаться к задаче несколько раз? — Где в практической деятельности вам пригодится сегодняшний урок? На этапе рефлексии деятельности учащиеся анализируют, где и почему были допущены ошибки, каким способом они были исправлены, повторяют алгоритмы, вызвавшие затруднения, оценивают свою деятельность на уроке.

9) Итог урока.

В завершение урока учащиеся с помощью учителя фиксируют степень соответствия поставленной цели и результатов деятельности. Выставляются оценки.

Практическая работа по построению сечений параллелепипеда. Приложение 1

Приложение 2

Опора-памятка

    Аксиома
    1
    . Через любые три точки, не лежащие на одной прямой, проходит плоскость, и причем только одна. Аксиома
    2
    . Если две точки прямой лежат в плоскости, то все точки прямой лежат в этой плоскости. Аксиома
    3
    . Если две плоскости имеют общую точку, то они имеют общую прямую, на которой лежат все общие точки этих плоскостей.

Следствия из аксиом:

    Через прямую и не лежащую на ней точку проходит плоскость, и притом только одна. Через две пересекающиеся прямые проходит плоскость, и притом только одна.

Способы задания плоскости:

Приложение 3

Ответы к практической работе.

Вот такая вот задача по геометрии про прямоугольный параллелепипед и плоскость:

В прямоугольном параллелепипеде ABCDA1B1C1D1 известны ребра AA1 = 6, AB = 6, AD = 3 корня из 13. Найдите площадь сечения параллелепипеда плоскостью AMK, где точки М и К делят ребра BB1 и CC1 в отношении 1:2, считая от прямой ВС
.

Для её решения этой задачи нужно просто представить то, что нам дано по условию и понять, что нужно найти. Рекомендую условие разбивать на части и каждую часть рассматривать отдельно. Сейчас я покажу, как это делается.

Читаем с самого начала: «В прямоугольном параллелепипеде…»
— всё, достаточно. И так, у нас есть прямоугольный параллелепипед — трехмерная геометрическая фигура, которую лучше всего нарисовать на листочке бумаги. Вот как выглядит прямоугольный параллелепипед на рисунке. В жизни это обычная коробка для обуви.

Дальше написано «…ABCDA1B1C1D1…» —
это так обозначаются вершины прямоугольного параллелепипеда. Если показывать условие задачи на коробке из-под обуви, то можно обойтись и без обозначений. Но ни один фокусник не вылезет к вам из задачника с коробкой под мышкой. Вот и приходится вводить обозначения вершин, чтоб можно было понятно написать о том, что у нас есть и что нужно найти. Донышко коробки, оно же основание параллелепипеда, обозначаются буквами без цифр, крышка обозначается буквами с цифрами. Одинаковые буквы располагаем друг над другом.

«…известны ребра AA1 = 6, AB = 6, AD = 3 корня из 13.»
Вот теперь мы можем прямо на рисунке подписать длину этих ребер. Смотрим на буквы, я выделил эти три ребра синим цветом.

Фактически нам даны размеры параллелепипеда. И хотя на рисунке длина ребер не совсем соответствует условию, ничего страшного. На алгебру решения это нисколько не влияет. Мы не используем рисунок для графического решения задачи. Он нам нужен только для того, чтобы понять ход решения. Одинаковые задачи для параллелепипедов самых разных размеров будут иметь одинаковый ход решения. В конце только числа разные будут получаться.

Ничего не понятно. Откуда взялись точки М и К? После этих слов в условии задачи ещё что-то написано. По этому пропускаем этот фрагмент и читаем дальше.

«…где точки М и К делят ребра BB1 и CC1 в отношении 1:2…»
Ага, вот и точки появились. Ребра на рисунке мы можем найти, но как их разделить «… в отношении 1:2…»
? Всё очень просто. Вспоминаем детский сад. «Разделите отрезок на три равные части и возьмите одну часть» — это очень простая задача, с которой справится даже ребенок. А мы уже взрослые. Как узнать, на сколько частей нужно делить? Выражение «Разделить в отношении 1:2»
равнозначно выражению «Разделить на 3 части»
. Ведь 1+2=3. Длина всех вертикальных ребер равна 6 см. Одна часть будет равна 6/3=2 см. Нам нужно взять одну часть. Но какую? Нижнюю, верхнюю или среднюю? Читаем дальше условие задачи: «…считая от прямой ВС»
. Почему ребро ВС вдруг превратилось в прямую? Математики, как заправские карточные шулеры, очень любят подменять одни понятия другими, превращая простую задачу в настоящий ребус. Вот из-за таких ребусов многие ненавидят математику. Прямая ВС совпадает с ребром ВС и находится они на нижнем основании прямоугольного параллелепипеда, на донышке коробки. По этому мы берем нижнюю треть вертикальных граней. Обозначаем нужные точки на рисунке.

Всё условие задачи мы разобрали до конца и теперь самое время вернуться к пропущенному фрагменту: «Найдите площадь сечения параллелепипеда плоскостью AMK…»
. Через точки М и К можно провести целое море плоскостей. Все они будут вращаться на отрезке МК, как шашлык на шампуре.

Нас же интересует только та плоскость, которая проходит через точку А. Такая плоскость всего одна. Поскольку отрезок МК параллелен ребру ВС, а тот в свою очередь параллелен ребру АD, значит наша плоскость проходит через это ребро. В сечении у нас получается прямоугольник АDМК, расположенный под углом к основанию.

Нам нужно найти площадь этого прямоугольника (на рисунке он закрашен голубеньким). Одна сторона у нас есть, нужно найти длину другой стороны. Если посмотреть на зелененький треугольник, то вторая сторона прямоугольника окажется гипотенузой прямоугольного треугольника АВМ. По теореме дедушки Пифагора мы без труда найдем длину этой гипотенузы. Как видите, детская задачка на два действия.

Вот только меня терзают смутные сомнения, что кто-то где-то запутался. Если для точек М и К брать не одну часть от ребер ВВ1 и СС1, а две части, тогда длина гипотенузы получается равной двум корням из тринадцати. При вычислении площади сечения число тринадцать вылезает из-под корня и площадь получается равной 78 сантиметров в квадрате. Явно кто-то ошибся. Либо математики при составлении своего ребуса, либо я не правильно расшифровал изящную словесность этого ребуса. Вот видите к чему могут приводить бездарные попытки казаться умнее, чем ты есть на самом деле. Это относится как ко мне, так и к математикам. Кстати, если бы в условии было указано соотношение 2:1, то и я бы правильно решил эту задачу и получил ответ без квадратного корня.

Для секущей плоскости А1МК решение получается очень даже красивое. Та же теорема Пифагора для зеленого треугольничка, та же площадь прямоугольника.

P.S. Рисовать картинки можно на бумаге. Я картинки рисую на компьютере для того, чтобы и вам их показывать. Вы тоже можете так делать. Берете заготовку прямоугольного параллелепипеда и разрисовываете её под условия своей задачи. Тогда находить решение вам будет гораздо проще. Если у вас есть ноутбук и он перегревается от вашего чрезмерного усердия, тогда охлаждающая подставка поможет вам избавиться от проблем. Работает такая подставка от самого ноутбука и подключается к нему через USB разъем. Никаких розеток с собою носить не нужно. Очень удобно и практично.

Построение сечения параллелограмма по трем точкам. Параллельные сечения

Цель работы:
Развитие пространственных представлений.
Задачи:
1. Познакомить с правилами построения сечений.
2. Выработать навыки построения сечений
тетраэдра и параллелепипеда при различных
случаях задания секущей плоскости.
3. Сформировать умение применять правила
построения сечений при решении задач по
темам «Многогранники».

Для решения многих
геометрических
задач необходимо
строить сечения
многогранников
различными
плоскостями.

Понятие секущей плоскости

Секущей
плоскостью
параллелепипеда
(тетраэдра)
называется любая
плоскость, по обе
стороны от
которой имеются
точки данного
параллелепипеда
(тетраэдра).

Понятие сечения многогранника

Секущая плоскость
пересекает грани
тетраэдра
(параллелепипеда) по
отрезкам.
Многоугольник, сторонами
которого являются данные
отрезки, называется
сечением тетраэдра
(параллелепипеда).

Работа по рисункам

Сколько плоскостей можно провести
через выделенные элементы?
Какие аксиомы и теоремы вы применяли?

Для построения сечения
нужно построить точки
пересечения секущей
плоскости с ребрами и
соединить их отрезками.

Правила построения сечений

1. Соединять можно только две
точки, лежащие в плоскости одной
грани.
2. Секущая плоскость пересекает
параллельные грани по
параллельным отрезкам.

Правила построения сечений

3. Если в плоскости грани отмечена
только одна точка, принадлежащая
плоскости сечения, то надо
построить дополнительную точку.
Для этого необходимо найти точки
пересечения уже построенных
прямых с другими прямыми,
лежащими в тех же гранях.

10. Построение сечений тетраэдра

11.

Тетраэдр имеет 4 грани
В сечениях могут получиться
Треугольники
Четырехугольники

12.

Построить сечение тетраэдра
DABC плоскостью, проходящей
через точки M,N,K
1. Проведем прямую через
точки М и К, т.к. они лежат
в одной грани (АDC).
D
M
AA
N
K
BB
CC
2. Проведем прямую через
точки К и N, т.к. они
лежат в одной грани
(СDB).
3. Аналогично рассуждая,
проводим прямую MN.
4. Треугольник MNK –
искомое сечение.

13. проходящей через точку М параллельно АВС.

D
1. Проведем через точку М
прямую параллельную
ребру AB
2.
М
Р
А
К
С
В
Проведем через точку М
прямую параллельную
ребру AC
3. Проведем прямую через
точки K и P, т.к. они лежат в
одной грани (DBC)
4. Треугольник MPK –
искомое сечение.

14.

Построить сечение тетраэдра плоскостью,
проходящей через точки E, F, K.
D
1. Проводим КF.
2. Проводим FE.
3. Продолжим
EF, продолжим AC.
F
4. EF AC =М
5. Проводим
MK.
E
M
AB=L
6.
MK
C
A
7. Проводим EL
L
EFKL – искомое сечение
K
B

15.

Построить сечение тетраэдра плоскостью,
проходящей через точки E, F, K
СКакие
какойпрямые
точкой,
лежащей в
можно
Соедините
получившиеся
Какие
точки
можно
сразу
той
же
грани
можно
продолжить,
чтобы
получить
точки,
лежащие
в
одной
соединить?
соединить
полученную
дополнительную
точку?
грани,
назовите
сечение.
дополнительную точку?
D
АС
ЕLFK
FСЕК
иточкой
K,и Е
и FК
F
L
C
M
A
E
K
B

16.

Построить сечение
тетраэдра плоскостью,
проходящей через точки
E, F, K.
D
F
L
C
A
E
K
B
О

17.

Вывод: независимо от способа
построения сечения одинаковые

18. Построение сечений параллелепипеда

19.

Тетраэдр имеет 6 граней
Треугольники
Пятиугольники
В его сечениях могут получиться
Четырехугольники
Шестиугольники

20. Построить сечение параллелепипеда плоскостью проходящей через точку Х параллельно плоскости (ОСВ)

В1
А1
Y
Х
D1
S
В
А
D
Z
1. Проведем через
С1
точку X прямую
параллельную ребру
D1C1
2. Через точку X
прямую
параллельную ребру
D1D
3. Через точку Z прямую
параллельную ребру
С
DC
4. Проведем прямую через
точки S и Y, т.к. они лежат в
одной грани (BB1C1)
XYSZ – искомое сечение

21.

Построить сечение параллелепипеда
плоскостью, проходящей через точки
M,A,D
В1
D1
E
A1
С1
В
А
1. AD
2. MD
3. ME//AD, т.к. (ABC)//(A1B1C1)
4. AE
5. AEMD – искомое сечение
М
D
С

22. Построить сечение параллелепипеда плоскостью, проходящей через точки М, К, Т

N
М
К
R
S
Х
Т

23. Выполните задания самостоятельно

м
т
к
м
Д
к
т
Постройте сечение: а) параллелепипеда;
б) тетраэдра
плоскостью, проходящей через точки М, Т, К.

24. Использованные ресурсы

Соболева Л. И. Построение сечений
Ткачева В. В. Построение сечений
тетраэдра и параллелепипеда
Гобозова Л. В. Задачи на построение
сечений
DVD-диск. Уроки геометрии Кирилла и
Мефодия. 10 класс, 2005
Обучающие и проверочные задания.
Геометрия. 10 класс (Тетрадь)/Алешина
Т.Н. – М.: Интеллект-Центр, 1998

ПОСТРОЕНИЕ СЕЧЕНИЙ И РАЗРЕЗОВ НА ЧЕРТЕЖАХ

Формирование чертежа детали производится путем последовательного добавления необходимых проекций, разрезов и сечений. Первоначально создается произвольный вид с указанной пользователем модели, при этом задается ориентация модели, наиболее подходящая для главного вида. Далее по этому и следующим видам создаются необходимые разрезы и сечения.

Главный вид (вид спереди) выбирается таким образом, чтобы он давал наиболее полное представление о формах и размерах детали.

Разрезы на чертежах

В зависимости от положения секущей плоскости различают следующие виды разрезов:

А) горизонтальные, если секущая плоскость располагается параллельно горизонтальной плоскости проекций;

Б) вертикальные, если секущая плоскость перпендикулярна горизонтальной плоскости проекций;

В) наклонные — секущая плоскость наклонена к плоскостям проекций.

Вертикальные разрезы подразделяются на:

·
фронтальные — секущая плоскость параллельна фронтальной плоскости проекций;

·
профильные — секущая плоскость параллельна профильной плоскости проекций.

В зависимости от числа секущих плоскостей разрезы бывают:

·
простые — при одной секущей плоскости (рис.107);

·
сложные — при двух и более секущих плоскостях (рис.108)
Стандартом предусмотрены следующие виды Сложных разрезов:

·
ступенчатые, когда секущие плоскости располагаются параллельно (рис.108 а) и ломаные — секущие плоскости пересекаются (рис.108 б)

Рис.107 Простой разрез

А) б)

Рис.108 Сложные разрезы

Обозначение разрезов

В случае, когда в простом разрезе секущая плоскость совпадает с плоскостью симметрии предмета, разрез не обозначается (рис.107). Во всех остальных случаях разрезы обозначаются прописными буквами русского алфавита, начиная с буквы А, например А-А.

Положение секущей плоскости на чертеже указывают линией сечения – утолщенной разомкнутой линией. При сложном разрезе штрихи проводят также у перегибов линии сечения. На начальном и конечном штрихах следует ставить стрелки, указывающие направление взгляда, стрелки должны находиться на расстоянии 2-3 мм от наружных концов штрихов. С наружной стороны каждой стрелки, указывающей направление взгляда, наносят одну и ту же прописную букву.

Для обозначения разрезов и сечений в системе КОМПАС используется одна и та же кнопка
Линия разреза, расположенная на странице Обозначения (рис.109).

Рис.109 Кнопка Линия разреза

Соединение половины вида с половиной разреза

Если вид и разрез представляют собой симметричные фигуры (рис.110), то можно соединять половину вида и половину разреза, разделяя их штрихпунктирой тонкой линией, являющейся осью симметрии. Часть разреза обычно располагают справа от оси симметрии, разделяющей часть вида с частью разреза, или снизу от оси симметрии. Линии невидимого контура на соединяемых частях вида и разреза обычно не показываются. Если с осевой линией, разделяющий вид и разрез, совпадает проекция какой-либо линии, например, ребра гранной фигуры, то вид и разрез разделяются сплошной волнистой линией, проводимой левее оси симметрии, если ребро лежит на внутренней поверхности, или правее, если ребро наружное.

Рис. 110 Соединение части вида и разреза

Построение разрезов

Построение разрезов в системе КОМПАС изучим на примере построения чертежа призмы, задание для которого изображено на рис.111.

Последовательность построения чертежа следующая:

1. По заданным размерам построим твердотельную модель призмы (рис.109 б). Сохраним модель в памяти компьютера в файле с именем «Призма».

Рис.112 Панель Линии

3. Для построения профильного разреза (рис.113) начертим линию разреза А-А на главном виде с помощью кнопки
Линия разреза.

Рис.113 Построение профильного разреза

Направление взгляда и текст обозначения можно выбрать на панели управления командой внизу экрана (рис.114). Завершается построение линии разреза нажатием на кнопку Создать объект.

Рис.114 Панель управления командой построения разрезов и сечений

4. На панели Ассоциативные виды (рис.115) выберем кнопку Линия разреза, затем появившейся на экране ловушкой укажем линию разреза. Если все сделано верно (линия разреза должна быть обязательно построена в активном виде), то линия разреза окрасится в красный цвет. После указания линии разреза А-А на экране появится фантом изображения в виде габаритного прямоугольника.

Рис.115 Панель Ассоциативные виды

С помощью переключателя Разрез/сечение на Панели свойств выбирается тип изображения – Разрез (рис.116) и масштаб отображаемого разреза.

Рис.116 Панель управления командой построения разрезов и сечений

Профильный разрез построится автоматически в проекционной связи и со стандартным обозначением. При необходимости проекционную связь можно отключать переключателем Проекционная связь (рис.116).
Для настройки параметров штриховки, которая будет использована в создаваемом разрезе (сечении) используется элементы управления на вкладке Штриховка.

Рис.117 Построение горизонтального разреза Б-Б и сечения В-В

Если выбранная секущая плоскость при построении разреза совпадает с плоскостью симметрии детали, то в соответствии со стандартом такой разрез не обозначается. Но если просто стереть обозначение разреза, то из-за того, что вид и разрез в памяти компьютера связаны между собой, то сотрется и весь разрез. Поэтому для того, чтобы удалить обозначение, вначале следует разрушить связь вида и разреза. Для этого щелчком левой кнопки мыши выделяется разрез, а затем щелчком правой кнопки мыши вызывается контекстное меню, из которого выбирается пункт Разрушить вид (рис.97). Теперь обозначение разреза можно удалить.

5. Для построения горизонтального разреза проведем через нижнюю плоскость отверстия на виде спереди линию разреза Б-Б. Предварительно обязательно двумя щелчками левой кнопки мыши вид спереди следует сделать текущим. Затем строится горизонтальный разрез (рис.117).

6. При построении фронтального разреза совместим часть вида и часть разреза, т.к. это симметричные фигуры. На линию разделяющую вид и разрез проецируется наружное ребро призмы, поэтому разграничим вид и разрез сплошной тонкой волнистой линией, проводимой правее оси симметрии, т.к. ребро наружное. Для построения волнистой линии используется кнопка
Кривая Безье, расположенной на панели Геометрия, вычерчиваемая стилем Для линии обрыва (рис.118). Последовательно указывайте точки, через которые должна пройти кривая Безье. Закончить выполнение команды следует нажатием на кнопку Создать объект.

Рис.118 Выбор стиля линии для обрыва

Построение сечений

Сечением называется изображения предмета, которые получаются при мысленном рассечении предмета плоскостью. На сечении показывают только то, что расположено в секущей плоскости.

Положение секущей плоскости, с помощью которой образуется сечение, на чертеже указывают линией сечения, так же как для разрезов.

Сечения в зависимости от расположения их на чертежах разделяются на вынесенные и наложенные. Вынесенные сечения располагаются чаще всего на свободном поле чертежа и обводятся основной линией. Наложенные сечения располагают непосредственно на изображении предмета и обводят тонкими линиями (рис.119).

Рис.119 Построение сечений

Рассмотрим последовательность построения чертежа призмы с вынесенным наклонным сечением Б-Б (рис.117).

1. Сделаем вид спереди активным двойным щелчком левой кнопкой мыши по виду и начертим линию разреза с помощью кнопки
Линия разреза. Выберем текст надписи В-В.

2. С помощью кнопки Линия разреза, расположенной на панели Ассоциативные виды (рис.115), появившейся ловушкой укажем линию секущей плоскости В-В. С помощью переключателя Разрез/сечение на Панели свойств следует выбрать тип изображения – Сечение (рис.116), масштаб отображаемого сечения выбирается из окна Масштаб.

Построенное сечение располагается в проекционной связи, что ограничивает его перемещение по чертежу, но проекционную связь можно отключать с помощью кнопки
Проекционная связь.

На готовом чертеже следует прочертить осевые линии, при необходимости проставить размеры.

В ходе урока все желающие смогут получить представление о теме «
Задачи на построение сечений в параллелепипеде». Вначале мы повторим четыре основные опорные свойства параллелепипеда. Затем, используя их, решим некоторые типовые задачи на построение сечений в параллелепипеде и на определение площади сечения параллелепипеда.

Тема: Параллельность прямых и плоскостей

Урок: Задачи на построение сечений в параллелепипеде

В ходе урока все желающие смогут получить представление о теме «Задачи на построение сечений в параллелепипеде»
.

Рассмотрим параллелепипед АВСDА 1 B 1 C 1 D 1 (рис. 1). Вспомним его свойства.

Рис. 1. Свойства параллелепипеда

1) Противоположные грани (равные параллелограммы) лежат в параллельных плоскостях.

Например, параллелограммы АВСD и А 1 B 1 C 1 D 1 равны (то есть их можно совместить наложением) и лежат в параллельных плоскостях.

2) Длины параллельных ребер равны.

Например, AD = BC = A 1 D 1 = B 1 C 1 (рис. 2).

Рис. 2. Длины противоположных ребер параллелепипеда равны

3) Диагонали параллелепипеда пересекаются в одной точке и делятся этой точкой пополам.

Например, диагонали параллелепипеда BD 1 и B 1 D пересекаются в одной точке и делятся этой точкой пополам (рис. 3).

4) В сечение параллелепипеда может быть треугольник, четырехугольник, пятиугольник, шестиугольник.

Задача на сечение параллелепипеда

Например, рассмотрим решение следующей задачи. Дан параллелепипед АВСDА 1 B 1 C 1 D 1 и точки M, N, K на ребрах AA 1 , A 1 D 1 , A 1 B 1 соответственно (рис. 4). Постройте сечения параллелепипеда плоскостью MNK. Точки M и N одновременно лежат в плоскости AA 1 D 1 и в секущей плоскости. Значит, MN — линия пересечения двух указанных плоскостей. Аналогично получаем MK и KN. То есть, сечением будет треугольник MKN.

1. Геометрия. 10-11 класс: учебник для учащихся общеобразовательных учреждений (базовый и профильный уровни) / И. М. Смирнова, В. А. Смирнов. — 5-е издание, исправленное и дополненное — М.: Мнемозина, 2008. — 288 с.: ил.

Задания 13, 14, 15 стр. 50

2. Дан параллелепипед АВСDА 1 B 1 C 1 D 1 . М и N — середины ребер DC и A 1 B 1 .

а) Постройте точки пересечения прямых АМ и AN плоскостью грани ВВ 1 С 1 С.

б) Постройте линию пересечения плоскостей AMN и ВВ 1 С 1

3. Постройте сечения параллелепипеда АВСDА 1 B 1 C 1 D 1 плоскостью, проходящей через ВС 1 и середину М ребра DD 1 .

А вы знаете, что называется сечением многогранников плоскостью? Если вы пока сомневаетесь в правильности своего ответа на этот вопрос, то можете довольно просто себя проверить. Предлагаем пройти небольшой тест, представленный ниже.

Вопрос. Назовите номер рисунка, на котором изображено сечение параллелепипеда плоскостью?

Итак, правильный ответ – на рисунке 3.

Если вы ответите правильно, это подтверждает то, что вы понимаете, с чем имеете дело. Но, к сожалению, даже правильный ответ на вопрос-тест не гарантирует вам наивысших отметок на уроках по теме «Сечения многогранников». Ведь самым сложным является не распознавание сечений на готовых чертежах, хотя это тоже очень важно, а их построении.

Для начала сформулируем определение сечения многогранника. Итак, сечением многогранника называют многоугольник, вершины которого лежат на ребрах многогранника, а стороны – на его гранях.

Теперь потренируемся быстро и безошибочно строить точки пересечения данной прямой с заданной плоскостью. Для этого решим следующую задачу.

Построить точки пересечения прямой MN с плоскостями нижнего и верхнего оснований треугольной призмы ABCA 1 B 1 C 1 , при условии, что точка M принадлежит боковому ребру CC 1 , а точка N – ребру BB 1 .

Начнем с того, что продлим на чертеже прямую MN в обе стороны (рис. 1). Затем, чтобы получить необходимые по уловию задачи точки пересечения, продлеваем и прямые, лежащие в верхнем и нижнем основаниях. И вот наступает самый сложный момент в решении задачи: какие именно прямые в обоих основаниях необходимо продлить, так как в каждом из них имеется по три прямые.

Чтобы правильно сделать заключительный шаг построения, необходимо определить, какие из прямых оснований находятся в той же плоскости, что и интересующая нас прямая MN. В нашем случае – это прямая CB в нижнем и C 1 B 1 в верхнем основаниях. И именно их и продлеваем до пересечения с прямой NM (рис. 2).

Полученные точки P и P 1 и есть точки пересечения прямой MN с плоскостями верхнего и нижнего оснований треугольной призмы ABCA 1 B 1 C 1 .

После разбора представленной задачи можно перейти непосредственно к построению сечений многогранников. Ключевым моментом здесь будут рассуждения, которые и помогут прийти к нужному результату. В итоге постараемся в итоге составить шаблон, который будет отражать последовательность действий при решении задач данного типа.

Итак, рассмотрим следующую задачу. Построить сечение треугольной призмы ABCA 1 B 1 C 1 плоскостью, проходящей через точки X, Y, Z, принадлежащие ребрам AA 1 , AC и BB 1 соответственно.

Решение: Выполним чертеж и определим, какие пары точек лежат в одной плоскости.

Пары точек X и Y, X и Z можно соединить, т.к. они лежат в одной плоскости.

Построим дополнительную точку, которая будет лежать в той же грани, что и точка Z. Для этого продлим прямые XY и СС 1 , т.к. они лежат в плоскости грани AA 1 C 1 C. Назовем полученную точку P.

Точки P и Z лежат в одной плоскости – в плоскости грани CC 1 B 1 B. Поэтому можем их соединить. Прямая PZ пересекает ребро CB в некоторой точке, назовем ее T. Точки Y и T лежат в нижней плоскости призмы, соединяем их. Таким образом, образовался четырехугольник YXZT, а это и есть искомое сечение.

Подведем итог. Чтобы построить сечение многогранника плоскостью, необходимо:

1) провести прямые через пары точек, лежащих в одной плоскости.

2) найти прямые, по которым пересекаются плоскости сечения и грани многогранника. Для этого нужно найти точки пересечения прямой, принадлежащей плоскости сечения, с прямой, лежащей в одной из граней.

Процесс построения сечений многогранников сложен тем, что в каждом конкретном случае он различен. И никакая теория не описывает его от начала и до конца. На самом деле есть только один верный способ научиться быстро и безошибочно строить сечения любых многогранников – это постоянная практика. Чем больше сечений вы построите, тем легче в дальнейшем вам будет это делать.

сайт,
при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

Определение

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

Замечание

Для построения сечений различных пространственных фигур необходимо помнить основные определения и теоремы о параллельности и перпендикулярности прямых и плоскостей, а также свойства пространственных фигур. Напомним основные факты.
Для более подробного изучения рекомендуется ознакомиться с темами “Введение в стереометрию. Параллельность” и “Перпендикулярность. Углы и расстояния в пространстве”
.

Важные определения

1. Две прямые в пространстве параллельны, если они лежат в одной плоскости и не пересекаются.

2. Две прямые в пространстве скрещиваются, если через них нельзя провести плоскость.

4. Две плоскости параллельны, если они не имеют общих точек.

5. Две прямые в пространстве называются перпендикулярными, если угол между ними равен (90^circ)
.

6. Прямая называется перпендикулярной плоскости, если она перпендикулярна любой прямой, лежащей в этой плоскости.

7. Две плоскости называются перпендикулярными, если угол между ними равен (90^circ)
.

Важные аксиомы

1. Через три точки, не лежащие на одной прямой, проходит плоскость, и притом только одна.

2. Через прямую и не лежащую на ней точку проходит плоскость, и притом только одна.

3. Через две пересекающиеся прямые проходит плоскость, и притом только одна.

Важные теоремы

1. Если прямая (a)
, не лежащая в плоскости (pi)
, параллельна некоторой прямой (p)
, лежащей в плоскости (pi)
, то она параллельна данной плоскости.

2. Пусть прямая (p)
параллельна плоскости (mu)
. Если плоскость (pi)
проходит через прямую (p)
и пересекает плоскость (mu)
, то линия пересечения плоскостей (pi)
и (mu)
— прямая (m)
— параллельна прямой (p)
.

3. Если две пересекающиеся прямых из одной плоскости параллельны двум пересекающимся прямым из другой плоскости, то такие плоскости будут параллельны.

4. Если две параллельные плоскости (alpha)
и (beta)
пересечены третьей плоскостью (gamma)
, то линии пересечения плоскостей также параллельны:

[alphaparallel beta, alphacap gamma=a, betacapgamma=b Longrightarrow aparallel b]

5. Пусть прямая (l)
лежит в плоскости (lambda)
. Если прямая (s)
пересекает плоскость (lambda)
в точке (S)
, не лежащей на прямой (l)
, то прямые (l)
и (s)
скрещиваются.

6. Если прямая перпендикулярна двум пересекающимся прямым, лежащим в данной плоскости, то она перпендикулярна этой плоскости.

7. Теорема о трех перпендикулярах.

Пусть (AH)
– перпендикуляр к плоскости (beta)
. Пусть (AB, BH)
– наклонная и ее проекция на плоскость (beta)
. Тогда прямая (x)
в плоскости (beta)
будет перпендикулярна наклонной тогда и только тогда, когда она перпендикулярна проекции.

8. Если плоскость проходит через прямую, перпендикулярную другой плоскости, то она перпендикулярна этой плоскости.

Замечание

Еще один важный факт, часто использующийся для построения сечений:

для того, чтобы найти точку пересечения прямой и плоскости, достаточно найти точку пересечения данной прямой и ее проекции на эту плоскость.

Для этого из двух произвольных точек (A)
и (B)
прямой (a)
проведем перпендикуляры на плоскость (mu)
– (AA»)
и (BB»)
(точки (A», B»)
называются проекциями точек (A,B)
на плоскость). Тогда прямая (A»B»)
– проекция прямой (a)
на плоскость (mu)
. Точка (M=acap
A»B»)
и есть точка пересечения прямой (a)
и плоскости (mu)
.

Причем заметим, что все точки (A, B, A», B», M)
лежат в одной плоскости.

Пример 1.

Дан куб (ABCDA»B»C»D»)
. (A»P=dfrac 14AA», KC=dfrac15 CC»)
. Найдите точку пересечения прямой (PK)
и плоскости (ABC)
.

Решение

1) Т.к. ребра куба (AA», CC»)
перпендикулярны ((ABC))
, то точки (A)
и (C)
— проекции точек (P)
и (K)
. Тогда прямая (AC)
– проекция прямой (PK)
на плоскость (ABC)
. Продлим отрезки (PK)
и (AC)
за точки (K)
и (C)
соответственно и получим точку пересечения прямых – точку (E)
.

2) Найдем отношение (AC:EC)
. (triangle PAEsim triangle KCE)
по двум углам ((angle A=angle C=90^circ, angle E)
– общий), значит, [dfrac{PA}{KC}=dfrac{EA}{EC}]

Если обозначить ребро куба за (a)
, то (PA=dfrac34a, KC=dfrac15a,
AC=asqrt2)
. Тогда:

[dfrac{frac34a}{frac15a}=dfrac{asqrt2+EC}{EC} Rightarrow
EC=dfrac{4sqrt2}{11}a Rightarrow AC:EC=4:11]

Пример 2.

Дана правильная треугольная пирамида (DABC)
с основанием (ABC)
, высота которой равна стороне основания. Пусть точка (M)
делит боковое ребро пирамиды в отношении (1:4)
, считая от вершины пирамиды, а (N)
– высоту пирамиды в отношении (1:2)
, считая от вершины пирамиды. Найдите точку пересечения прямой (MN)
с плоскостью (ABC)
.

Решение

1) Пусть (DM:MA=1:4, DN:NO=1:2)
(см. рисунок). Т.к. пирамида правильная, то высота падает в точку (O)
пересечения медиан основания. Найдем проекцию прямой (MN)
на плоскость (ABC)
. Т.к. (DOperp (ABC))
, то и (NOperp (ABC))
. Значит, (O)
– точка, принадлежащая этой проекции. Найдем вторую точку. Опустим перпендикуляр (MQ)
из точки (M)
на плоскость (ABC)
. Точка (Q)
будет лежать на медиане (AK)
.
Действительно, т.к. (MQ)
и (NO)
перпендикулярны ((ABC))
, то они параллельны (значит, лежат в одной плоскости). Следовательно, т.к. точки (M, N, O)
лежат в одной плоскости (ADK)
, то и точка (Q)
будет лежать в этой плоскости. Но еще (по построению) точка (Q)
должна лежать в плоскости (ABC)
, следовательно, она лежит на линии пересечения этих плоскостей, а это – (AK)
.

Значит, прямая (AK)
и есть проекция прямой (MN)
на плоскость (ABC)
. (L)
– точка пересечения этих прямых.

2) Заметим, что для того, чтобы правильно нарисовать чертеж, необходимо найти точное положение точки (L)
(например, на нашем чертеже точка (L)
лежит вне отрезка (OK)
, хотя она могла бы лежать и внутри него; а как правильно?).

Т.к. по условию сторона основания равна высоте пирамиды, то обозначим (AB=DO=a)
. Тогда медиана (AK=dfrac{sqrt3}2a)
. Значит, (OK=dfrac13AK=dfrac 1{2sqrt3}a)
. Найдем длину отрезка (OL)
(тогда мы сможем понять, внутри или вне отрезка (OK)
находится точка (L)
: если (OL>OK)
– то вне, иначе – внутри).

а) (triangle AMQsim triangle ADO)
по двум углам ((angle Q=angle
O=90^circ, angle A)
– общий). Значит,

[dfrac{MQ}{DO}=dfrac{AQ}{AO}=dfrac{MA}{DA}=dfrac 45
Rightarrow MQ=dfrac 45a, AQ=dfrac 45cdot dfrac 1{sqrt3}a]

Значит, (QK=dfrac{sqrt3}2a-dfrac 45cdot dfrac
1{sqrt3}a=dfrac7{10sqrt3}a)
.

б) Обозначим (KL=x)
.
(triangle LMQsim triangle LNO)
по двум углам ((angle Q=angle O=90^circ, angle L)
– общий). Значит,

[dfrac{MQ}{NO}=dfrac{QL}{OL} Rightarrow dfrac{frac45 a}{frac 23a}
=dfrac{frac{7}{10sqrt3}a+x}{frac1{2sqrt3}a+x} Rightarrow
x=dfrac a{2sqrt3} Rightarrow OL=dfrac a{sqrt3}]

Следовательно, (OL>OK)
, значит, точка (L)
действительно лежит вне отрезка (AK)
.

Замечание

Не стоит пугаться, если при решении подобной задачи у вас получится, что длина отрезка отрицательная. Если бы в условиях предыдущей задачи мы получили, что (x)
– отрицательный, это как раз значило бы, что мы неверно выбрали положение точки (L)
(то есть, что она находится внутри отрезка (AK)
).

Пример 3

Дана правильная четырехугольная пирамида (SABCD)
. Найдите сечение пирамиды плоскостью (alpha)
, проходящей через точку (C)
и середину ребра (SA)
и параллельной прямой (BD)
.

Решение

1) Обозначим середину ребра (SA)
за (M)
. Т.к. пирамида правильная, то высота (SH)
пирамиды падает в точку пересечения диагоналей основания. Рассмотрим плоскость (SAC)
. Отрезки (CM)
и (SH)
лежат в этой плоскости, пусть они пересекаются в точке (O)
.

Для того, чтобы плоскость (alpha)
была параллельна прямой (BD)
, она должна содержать некоторую прямую, параллельную (BD)
. Точка (O)
находится вместе с прямой (BD)
в одной плоскости – в плоскости (BSD)
. Проведем в этой плоскости через точку (O)
прямую (KPparallel
BD)
((Kin SB, Pin SD)
). Тогда, соединив точки (C, P, M, K)
, получим сечение пирамиды плоскостью (alpha)
.

2) Найдем отношение, в котором делят точки (K)
и (P)
ребра (SB)
и (SD)
. Таким образом мы полностью определим построенное сечение.

Заметим, что так как (KPparallel BD)
, то по теореме Фалеса (dfrac{SB}{SK}=dfrac{SD}{SP})
. Но (SB=SD)
, значит и (SK=SP)
. Таким образом, можно найти только (SP:PD)
.

Рассмотрим (triangle ASC)
. (CM, SH)
– медианы в этом треугольнике, следовательно, точкой пересечения делятся в отношении (2:1)
, считая от вершины, то есть (SO:OH=2:1)
.

Теперь по теореме Фалеса из (triangle BSD)
: (dfrac{SP}{PD}=dfrac{SO}{OH}=dfrac21)
.

3) Заметим, что по теореме о трех перпендикулярах (COperp BD)
как наклонная ((OH)
– перпендикуляр на плоскость (ABC)
, (CHperp BD)
– проекция). Значит, (COperp KP)
. Таким образом, сечением является четырехугольник (CPMK)
, диагонали которого взаимно перпендикулярны.

Пример 4

Дана прямоугольная пирамида (DABC)
с ребром (DB)
, перпендикулярным плоскости (ABC)
. В основании лежит прямоугольный треугольник с (angle B=90^circ)
, причем (AB=DB=CB)
. Проведите через прямую (AB)
плоскость, перпендикулярную грани (DAC)
, и найдите сечение пирамиды этой плоскостью.

Решение

1) Плоскость (alpha)
будет перпендикулярна грани (DAC)
, если она будет содержать прямую, перпендикулярную (DAC)
. Проведем из точки (B)
перпендикуляр на плоскость (DAC)
— (BH)
, (Hin DAC)
.

Проведем вспомогательные (BK)
– медиану в (triangle ABC)
и (DK)
– медиану в (triangle DAC)
.
Т.к. (AB=BC)
, то (triangle ABC)
– равнобедренный, значит, (BK)
– высота, то есть (BKperp AC)
.
Т.к. (AB=DB=CB)
и (angle ABD=angle CBD=90^circ)
, то (triangle
ABD=triangle CBD)
, следовательно, (AD=CD)
, следовательно, (triangle DAC)
– тоже равнобедренный и (DKperp AC)
.

Применим теорему о трех перпендикулярах: (BH)
– перпендикуляр на (DAC)
; наклонная (BKperp AC)
, значит и проекция (HKperp AC)
. Но мы уже определили, что (DKperp AC)
. Таким образом, точка (H)
лежит на отрезке (DK)
.

Соединив точки (A)
и (H)
, получим отрезок (AN)
, по которому плоскость (alpha)
пересекается с гранью (DAC)
. Тогда (triangle
ABN)
– искомое сечение пирамиды плоскостью (alpha)
.

2) Определим точное положение точки (N)
на ребре (DC)
.

Обозначим (AB=CB=DB=x)
. Тогда (BK)
, как медиана, опущенная из вершины прямого угла в (triangle ABC)
, равна (frac12 AC)
, следовательно, (BK=frac12 cdot sqrt2 x)
.

Рассмотрим (triangle BKD)
. Найдем отношение (DH:HK)
.

Заметим, что т.к. (BHperp (DAC))
, то (BH)
перпендикулярно любой прямой из этой плоскости, значит, (BH)
– высота в (triangle DBK)
. Тогда (triangle DBHsim triangle DBK)
, следовательно

[dfrac{DH}{DB}=dfrac{DB}{DK} Rightarrow DH=dfrac{sqrt6}3x
Rightarrow HK=dfrac{sqrt6}6x Rightarrow DH:HK=2:1]

Рассмотрим теперь (triangle ADC)
. Медианы треугольника точной пересечения делятся в отношении (2:1)
, считая от вершины. Значит, (H)
– точка пересечения медиан в (triangle ADC)
(т.к. (DK)
– медиана). То есть (AN)
– тоже медиана, значит, (DN=NC)
.

Пошаговое построение сечения параллелепипеда

Построение сечения методом следов — это поэтапное отыскание точек, принадлежащих одной и той же плоскости грани и одновременно плоскости сечения, то есть прямым, проходящим через точки, принадлежащие сечению. Метод подходит для использования тогда, когда следы секущей плоскости и прямые граней многогранника пересекаются в области чертежа, то есть если сечение параллельно или почти параллельно основанию, этот метод построения не подойдет.

Задача 1.

Построить сечение параллелепипеда Пошаговое построение сечения параллелепипеда плоскостью, проходящей через точки  Пошаговое построение сечения параллелепипеда.

Параллелепипед1

Задача 1. Дано

Шаг 1. Чезез точки Пошаговое построение сечения параллелепипеда и Пошаговое построение сечения параллелепипеда, которые принадлежат одной грани, и, следовательно, одной плоскости, проводим прямую. Точки этой прямой все принадлежат секущей плоскости. Точка Пошаговое построение сечения параллелепипеда лежит в плоскости основания, поэтому неплохо бы найти найти точку прямой Пошаговое построение сечения параллелепипеда, которая также принадлежала бы основанию. Для этого проводим прямую Пошаговое построение сечения параллелепипеда, и находим точку ее пересечения с прямой Пошаговое построение сечения параллелепипедаПошаговое построение сечения параллелепипеда.

Параллелепипед2

Задача 1. Шаг 1.

Шаг 2. Проводим прямую Пошаговое построение сечения параллелепипеда, принадлежащую плоскости основания. Находим точку пересечения этой прямой ребра Пошаговое построение сечения параллелепипедаПошаговое построение сечения параллелепипеда.

Параллелепипед3

Задача 1. Шаг 2.

Шаг 3. Точка Пошаговое построение сечения параллелепипеда лежит в задней грани, поэтому надо бы найти точку прямой Пошаговое построение сечения параллелепипеда, которая принадлежала бы плоскости задней грани. Для этого проведем прямую Пошаговое построение сечения параллелепипеда, которая принадлежит как плоскости основания, так и плоскости задней грани, и найдем точку ее пересечения с прямой Пошаговое построение сечения параллелепипедаПошаговое построение сечения параллелепипеда. Через две точки задней грани проводим прямую Пошаговое построение сечения параллелепипеда, и находим место пересечения этой прямой с ребром Пошаговое построение сечения параллелепипедаПошаговое построение сечения параллелепипеда.

Параллелепипед4

Задача 1. Шаг 3.

Шаг 4. Окончание построения. Соединяем полученные точки отрезками, и строим многоугольник сечения.

Параллелепипед5

Задача 1. Шаг 4.

Задача 2.

Построить сечение параллелепипеда Пошаговое построение сечения параллелепипеда плоскостью, проходящей через точки  Пошаговое построение сечения параллелепипеда

Параллелепипед6

Задача 2. Дано.

Шаг 1. Точки Пошаговое построение сечения параллелепипеда и Пошаговое построение сечения параллелепипеда лежат в одной плоскости, можно соединить их прямой. Прямая Пошаговое построение сечения параллелепипеда пересечет ребро Пошаговое построение сечения параллелепипеда в точке Пошаговое построение сечения параллелепипеда.

Параллелепипед7

Задача 2. Шаг 1.

Шаг 2. Точки Пошаговое построение сечения параллелепипеда и Пошаговое построение сечения параллелепипеда также лежат в одной плоскости. Соединяем их прямой и отыскиваем точку пересечения ею ребра Пошаговое построение сечения параллелепипедаПошаговое построение сечения параллелепипеда.

Параллелепипед8

Задача 2. Шаг 2

Шаг 3. Найдем точку секущей плоскости, принадлежащую передней грани, чтобы затем через эту точку и точку Пошаговое построение сечения параллелепипеда можно было бы тоже провести след секущей плоскости. Для того, чтобы найти такую точку, проведем луч Пошаговое построение сечения параллелепипеда и найдем его пересечение с прямой Пошаговое построение сечения параллелепипеда — ведь обе эти прямые принадлежат плоскости верхней грани. Точка пересечения — точка Пошаговое построение сечения параллелепипеда. Точки Пошаговое построение сечения параллелепипеда и Пошаговое построение сечения параллелепипеда можно соединить отрезком.

Параллелепипед9

Задача 2. Шаг 3.

Шаг 4. Находим точку пересечения отрезком Пошаговое построение сечения параллелепипеда ребра Пошаговое построение сечения параллелепипеда — точку Пошаговое построение сечения параллелепипеда.

Параллелепипед10

Задача 2. Шаг 4

Шаг 5. После этого соединяем отрезками полученные точки и закрашиваем многоугольник сечения.

Параллелепипед11

Задача 2. Шаг 5

Задача 3.

Построить сечение параллелепипеда Пошаговое построение сечения параллелепипеда плоскостью, проходящей через точки  Пошаговое построение сечения параллелепипеда

Параллелепипед12

Задача 3. Дано.

Шаг 1. Построим прямую Пошаговое построение сечения параллелепипеда, это можно сделать, так как обе точки принадлежат одной грани. Точка Пошаговое построение сечения параллелепипеда принадлежит грани основания, поэтому нужна точка в этой плоскости.

Параллелепипед13

Задача 3. Шаг 1

Шаг 2. Для того, чтобы найти точку, одновременно принадлежащую и секущей плоскости, и плоскости нижней грани, продолжим прямую Пошаговое построение сечения параллелепипеда и найдем точку ее пересечения с прямой Пошаговое построение сечения параллелепипедаПошаговое построение сечения параллелепипеда.

Параллелепипед14

Задача 3. Шаг 2.

Шаг 3. Проводим прямую Пошаговое построение сечения параллелепипеда и находим точку пересечения этой прямой с ребром Пошаговое построение сечения параллелепипеда — точка Пошаговое построение сечения параллелепипеда.

Параллелепипед15

Задача 3. Шаг 3.

Шаг 4. Теперь надо найти точку в плоскости передней  грани, потому что в этой плоскости у нас уже есть точка — точка Пошаговое построение сечения параллелепипеда. Для того, чтобы найти такую точку, продлим прямую Пошаговое построение сечения параллелепипеда  и найдем пересечение этой прямой с прямой Пошаговое построение сечения параллелепипеда — точка Пошаговое построение сечения параллелепипеда.

Параллелепипед16

Задача 3. Шаг 4

Шаг 5. Проводим прямую Пошаговое построение сечения параллелепипеда, отыскиваем точки пересечения ею ребер Пошаговое построение сечения параллелепипеда — точку Пошаговое построение сечения параллелепипеда, и ребра Пошаговое построение сечения параллелепипеда — точку Пошаговое построение сечения параллелепипеда.

Параллелепипед17

Задача 3. Шаг 5.

Шаг 6. Соединяем точки и получаем многоугольник сечения.

Параллелепипед18

Задача 3. Шаг 6

Окончательный вид сечения с другого ракурса:

Параллелепипед19

Окончательный вид

Задача 4.

Построить сечение параллелепипеда Пошаговое построение сечения параллелепипеда плоскостью, проходящей через точки  Пошаговое построение сечения параллелепипеда. Точка Пошаговое построение сечения параллелепипеда в задней грани.

Параллелепипед20

Задача 4. Дано

Шаг 1.  Проводим прямую через две точки одной плоскости — Пошаговое построение сечения параллелепипеда и Пошаговое построение сечения параллелепипеда.  Определяем точку пересечения данной прямой ребра Пошаговое построение сечения параллелепипедаПошаговое построение сечения параллелепипеда.

Параллелепипед21

Задача 4. Шаг 1.

Шаг 2. Продолжение прямой Пошаговое построение сечения параллелепипеда пересечется с продолжением прямой Пошаговое построение сечения параллелепипеда — так как обе прямые принадлежат плоскости задней грани. Точка Пошаговое построение сечения параллелепипеда также принадлежит задней грани, но также и боковой. А в боковой грани у нас есть точка Пошаговое построение сечения параллелепипеда, и тогда можно провести прямую Пошаговое построение сечения параллелепипеда.

Параллелепипед22

Задача 4. Шаг 2.

Шаг 3. Точка Пошаговое построение сечения параллелепипеда — точка пересечения прямой Пошаговое построение сечения параллелепипеда ребра Пошаговое построение сечения параллелепипеда. Продлим также ребро Пошаговое построение сечения параллелепипеда и найдем пересечение прямой Пошаговое построение сечения параллелепипеда и прямой Пошаговое построение сечения параллелепипеда — точку Пошаговое построение сечения параллелепипеда, которая принадлежит плоскости основания.

Параллелепипед24

Задача 4. Шаг 3

Шаг 4. Соединяем Точки Пошаговое построение сечения параллелепипеда и Пошаговое построение сечения параллелепипеда плоскости основания, определяем точку пересечения данной прямой с ребром Пошаговое построение сечения параллелепипеда — точку Пошаговое построение сечения параллелепипеда. Соединяем полученные точки отрезками. Штрихуем полученный многоугольник сечения.

Параллелепипед25

Задача 4. Шаг 4.

Окончательный вид сечения с другого ракурса:

Параллелепипед26

Окончание построения

Как построить сечение параллелепипеда плоскостью ?

Секущая плоскость может рассекать параллелепипед по-разному, из-за чего сечением может являться 1) треугольник, 2) четырехугольник, 3) пятиугольник, 4) шестиугольник.

Рассмотрим случай, когда сечением параллелепипеда оказывается пятиугольник. При построении сечения руководствуемся правилом, согласно которому отрезки, по которым секущая плоскость пересекает параллелепипед, параллельны.

Конкретный вид сечения всегда зависит от расположения точек, задающих секущую плоскость.

Рассмотрим случай расположения точек А, B и С на рёбрах параллелепипеда (рис.1). Для построения сечения проводим отрезки AB и ВС. Далее пользуемся вышеуказанным правилом и проводим две прямые: 1) прямую, параллельную ВС, проводим через точку А — в плоскости передней грани параллелепипеда и 2) прямую, параллельную АВ, проводим через точку С — в плоскости боковой грани параллелепипеда. Таким образом, получаем точки Е и D на рёбрах нижней грани параллелепипеда (рис.2). Для завершения построения пятиугольного сечения соединяем точки E и D.

текст при наведении

модератор выбрал этот ответ лучшим

Tangr­am
[177K]

9 лет назад 

Прежде чем приступать к построению сечений параллелепипеда, следует вспомнить правило: отрезки, по которым секущая плоскость пересекает две противоположные грани параллелепипеда, параллельны. Также следует учесть, что секущая плоскость может рассекать параллелепипед по-разному: сечением параллелепипеда может являться треугольник, четырехугольник, пятиугольник, шестиугольник. Рассматривать следует все эти четыре случая.

Случай первый (самый простой): сечение – треугольник.

Дан параллелепипед ABCDA1B1C1D1. Точки KMN располагаются на рёбрах A1B1, A1D1 и AA1 соответственно. Строим сечение параллелепипеда плоскостью KMN. Точки M и N одновременно находятся в двух плоскостях: в плоскости AA1D1 и в секущей плоскости. Следовательно, MN – линия пересечения двух указанных плоскостей. Точно так же получаем MK и KN. То есть искомым сечением будет являться треугольник MKN.

текст при наведении

Этот и три другие более сложные случаи подробно, доходчиво и в разных вариантах исполнения изложены в ролике урока «Построение сечений в параллелограмме». Смотрим с конца второй минуты и до конца ролика, а лучше — с самого начала, чтобы повторить свойства параллелепипеда. Полезно также прочитать объяснения после ролика.

Успехов в построениях!

Zolot­ynka
[551K]

6 лет назад 

1) Нарисуем две точки на задней поверхности и проведем через них линию, будем вести ее до тех пор, пока она не «встретится» с правой вертикальной стороной задней поверхности параллелепипеда, и поставим там зеленую точку.

2) Проведем параллельную линию, проходящую через точку на передней поверхности; отметим пересечение красной точкой, а затем продлим линию вниз и поставим там синюю точку.

3) Соединяем точки как показано на рисунке параллельными линиями:

4) Соединяем точки между собой и получаем шестиугольник. Наш шестиугольник и будет представлять собой сечение параллелепипеда плоскостью, см. ниже:

morel­juba
[62.5K]

6 лет назад 

Прежде чем построить сечение параллелепипеда необходимо определиться с теми точками. через которые проходит плоскость. Далее важно помнить, что те линии плоскости, которые пересекают параллельные стороны также будут проходить параллельно друг другу. Также важно при построении понимать, что искомое сечение может быть представлено и треугольником — и шестиугольником.

А вот пример построения:

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Как найти полный адрес дома
  • Как найти package name
  • Как найти уравнение высоты в векторе
  • Как найти сопротивление резистора при параллельном соединении
  • Как быстро найти покемонов пиксельмон