MISJA GEOMETRYCZNA · MODUŁ 04
Ostrosłupy: pole powierzchni
Obliczysz pole powierzchni ostrosłupa, w tym pole ścian bocznych. Rozróżnisz wysokość bryły od wysokości ściany bocznej i wykorzystasz twierdzenie Pitagorasa.
Wprowadzenie
Ostrosłup to bryła, która ma jedną podstawę i jeden wierzchołek — nazywany wierzchołkiem ostrosłupa. Każdy wierzchołek podstawy jest połączony z tym wierzchołkiem, dlatego wszystkie ściany boczne ostrosłupa są trójkątami.
Liczba ścian bocznych jest równa liczbie boków podstawy: ostrosłup trójkątny ma 3 ściany boczne, czworokątny — 4, a sześciokątny — 6. Pole powierzchni całkowitej to suma pola jedynej podstawy i pól wszystkich ścian bocznych.
Najważniejsza własność
Pole powierzchni całkowitej ostrosłupa obliczamy, dodając pole jego jedynej podstawy do pól wszystkich ścian bocznych:
Pc = Pp + Pb
Pole jednej ściany bocznej: P = 1/2 · a · h, gdzie a to krawędź podstawy (podstawa trójkąta), a h to wysokość ściany bocznej.
Dla ostrosłupa prawidłowego: Pb = 1/2 · obwód podstawy · h.
Ściana boczna jest trójkątem. Jej podstawą jest krawędź podstawy ostrosłupa, a wysokością — odcinek poprowadzony z wierzchołka ostrosłupa do tej krawędzi pod kątem prostym. Ostrosłup prawidłowy ma w podstawie wielokąt foremny, a spodek jego wysokości leży w środku podstawy. W takim ostrosłupie wszystkie ściany boczne są przystającymi trójkątami równoramiennymi, dlatego wystarczy obliczyć pole jednej ściany i pomnożyć je przez ich liczbę. Zamiast dodawać pola kolejnych trójkątów, można też użyć wzoru z obwodem podstawy.
H jest wysokością całej bryły — odległością wierzchołka od płaszczyzny podstawy. h jest wysokością ściany bocznej i leży w tej ścianie. Do pola ściany bocznej potrzebujesz h, a nie H. W ostrosłupie prawidłowym w przekroju przez wierzchołek, środek podstawy i środek krawędzi powstaje trójkąt prostokątny, w którym H jest przyprostokątną, a h — przeciwprostokątną. Dlatego h jest dłuższe od H.
Ostrosłup prawidłowy czworokątny ma krawędź podstawy 6 cm i wysokość bryły H = 4 cm. Oblicz pole powierzchni całkowitej.
- Podstawa jest kwadratem: Pp = 6² = 36 cm².
- Odległość środka podstawy od krawędzi to połowa boku: 6 : 2 = 3 cm.
- Z twierdzenia Pitagorasa dla przekroju: h² = H² + 3² = 4² + 3² = 16 + 9 = 25, więc h = 5 cm.
- Pole jednej ściany bocznej: 1/2 · 6 · 5 = 15 cm². Cztery takie ściany: Pb = 4 · 15 = 60 cm².
- Pc = Pp + Pb = 36 + 60 = 96 cm².
Odpowiedź: Pc = 96 cm².
Ostrosłup prawidłowy trójkątny ma krawędź podstawy 8 cm i wysokość ściany bocznej h = 6 cm. Oblicz pole powierzchni całkowitej.
- Podstawa jest trójkątem równobocznym. Jej wysokość to 4√3 cm, więc Pp = 1/2 · 8 · 4√3 = 16√3 ≈ 27,7 cm².
- Obwód podstawy: 3 · 8 = 24 cm.
- Pole powierzchni bocznej: Pb = 1/2 · 24 · 6 = 72 cm².
- Pc = 16√3 + 72 ≈ 27,7 + 72 = 99,7 cm².
Odpowiedź: Pc = 72 + 16√3 cm² ≈ 99,7 cm².
Spróbuj samodzielnie
Ostrosłup prawidłowy czworokątny ma krawędź podstawy 10 cm i wysokość ściany bocznej 12 cm. Oblicz pole powierzchni całkowitej.
Pokaż rozwiązanie
Pp = 10² = 100 cm². Pole jednej ściany bocznej: 1/2 · 10 · 12 = 60 cm², więc Pb = 4 · 60 = 240 cm². Pc = 100 + 240 = 340 cm².Ostrosłup prawidłowy czworokątny ma krawędź podstawy 8 cm i wysokość bryły 3 cm. Oblicz pole powierzchni całkowitej.
Pokaż rozwiązanie
Pp = 8² = 64 cm². Odległość środka podstawy od krawędzi to 4 cm, więc h² = 3² + 4² = 9 + 16 = 25 i h = 5 cm. Pb = 4 · (1/2 · 8 · 5) = 4 · 20 = 80 cm². Pc = 64 + 80 = 144 cm².Ostrosłup prawidłowy trójkątny ma krawędź podstawy 12 cm i wysokość ściany bocznej 7 cm. Oblicz pole powierzchni całkowitej. Wynik podaj z dokładnością do 0,1 cm².
Pokaż rozwiązanie
Obwód podstawy: 3 · 12 = 36 cm, więc Pb = 1/2 · 36 · 7 = 126 cm². Wysokość trójkąta równobocznego o boku 12 to 6√3 cm, więc Pp = 1/2 · 12 · 6√3 = 36√3 ≈ 62,4 cm². Pc ≈ 126 + 62,4 = 188,4 cm².
Krótki quiz
Wybierz jedną odpowiedź. Każde pytanie możesz rozwiązać niezależnie, a po sprawdzeniu przeczytaj uzasadnienie.
Ostrosłup ma jedną podstawę, więc Pc = Pp + Pb. Pole ściany bocznej to 1/2 · a · h, a w ostrosłupie prawidłowym Pb = 1/2 · obwód podstawy · h. Uważaj, żeby nie użyć wysokości bryły H zamiast wysokości ściany bocznej h.