В пространственной геометрии при решении задач с призмами часто возникает проблема с расчетом площади сторон или граней, которые образуют эти объемные фигуры. Данная статья посвящена вопросу определения площади основания призмы и ее боковой поверхности.
Фигура призма
Перед тем как переходить к рассмотрению формул для площади основания и поверхности призмы того или иного вида, следует разобраться, о какой фигуре идет речь.
Призма в геометрии представляет собой пространственную фигуру, состоящую из двух параллельных многоугольников, которые равны между собой, и нескольких четырехугольников или параллелограммов. Количество последних всегда равно числу вершин одного многоугольника. Например, если фигура образована двумя параллельными n-угольниками, тогда количество параллелограммов будет равно n.
Соединяющие n-угольники параллелограммы называются боковыми сторонами призмы, а их суммарная площадь - это площадь боковой поверхности фигуры. Сами же n-угольники называются основаниями.
Выше рисунок демонстрирует пример призмы, изготовленной из бумаги. Желтый прямоугольник является ее верхним основанием. На втором таком же основании фигура стоит. Красный и зеленый прямоугольники - это боковые грани.
Какие призмы бывают?
Существует несколько типов призм. Все они отличаются друг от друга всего двумя параметрами:
- видом n-угольника, образующего основания;
- углом между n-угольником и боковыми гранями.
Например, если основания являются треугольниками, тогда и призма называется треугольной, если четырехугольниками, как на предыдущем рисунке, тогда фигура называется четырехугольной призмой, и так далее. Кроме этого, n-угольник может быть выпуклым или вогнутым, тогда к названию призмы тоже добавляется это свойство.
Угол между боковыми гранями и основанием может быть либо прямой, либо острый или тупой. В первом случае говорят о прямоугольной призме, во втором - о наклонной или косоугольной.
В особый тип фигур выделяют правильные призмы. Они обладают самой высокой симметрией среди остальных призм. Правильной она будет только в том случае, если является прямоугольной и ее основание - это правильный n-угольник. Рисунок ниже демонстрирует набор правильных призм, у которых число сторон n-угольника изменяется от трех до восьми.
Поверхность призмы
Под поверхностью рассматриваемой фигуры произвольного типа понимают совокупность всех точек, которые принадлежат граням призмы. Поверхность призмы удобно изучать, рассматривая ее развертку. Ниже дан пример такой развертки для треугольной призмы.
Видно, что вся поверхность образована двумя треугольниками и тремя прямоугольниками.
В случае призмы общего типа ее поверхность будет состоять из двух n-угольных оснований и n четырехугольников.
Рассмотрим подробнее вопрос вычисления площади поверхности призм разных типов.
Площадь основания призмы правильной
Пожалуй, самой простой задачей при работе с призмами является проблема нахождения площади основания правильной фигуры. Поскольку оно образовано n-угольником, у которого все углы и длины сторон являются одинаковыми, то всегда можно разделить его на одинаковые треугольники, у которых известны углы и стороны. Суммарная площадь треугольников будет площадью n-угольника.
Еще один способ определить часть площади поверхности призмы (основание) заключается в использовании известной формулы. Она имеет следующий вид:
S n = n/4*a 2 *ctg(pi/n)
То есть площадь S n n-угольника однозначно определяется исходя из знания длины его стороны a. Некоторую сложность при расчете по формуле может составить вычисление котангенса, особенно когда n>4 (для n≤4 значения котангенса - это табличные данные). Для определения этой тригонометрической функции рекомендуется воспользоваться калькулятором.
При постановке геометрической задачи следует быть внимательным, поскольку может потребоваться найти площадь оснований призмы. Тогда полученное по формуле значение следует умножить на два.
Площадь основания треугольной призмы
На примере треугольной призмы рассмотрим, как можно найти площадь основания этой фигуры.
Сначала рассмотрим простой случай - правильную призму. Площадь основания вычисляется по приведенной в пункте выше формуле, нужно подставить в нее n=3. Получаем:
S 3 = 3/4*a 2 *ctg(pi/3) = 3/4*a 2 *1/√3 = √3/4*a 2
Остается подставить в выражение конкретные значения длины стороны a равностороннего треугольника, чтобы получить площадь одного основания.
Теперь предположим, что имеется призма, основание которой представляет собой произвольный треугольник. Известны две его стороны a и b и угол между ними α. Эта фигура изображена ниже.
Как в этом случае найти площадь основания призмы треугольной? Необходимо вспомнить, что площадь любого треугольника равна половине произведения стороны и высоты, опущенной на эту сторону. На рисунке проведена высота h к стороне b. Длина h соответствует произведению синуса угла альфа на длину стороны a. Тогда площадь всего треугольника равна:
S = 1/2*b*h = 1/2*b*a*sin(α)
Это и есть площадь основания изображенной треугольной призмы.
Боковая поверхность
Мы разобрали, как найти площадь основания призмы. Боковая поверхность этой фигуры всегда состоит из параллелограммов. Для прямых призм параллелограммы становятся прямоугольниками, поэтому суммарную их площадь вычислить легко:
S = ∑ i=1 n (a i *b)
Здесь b - длина бокового ребра, a i - длина стороны i-го прямоугольника, которая совпадает с длиной стороны n-угольника. В случае правильной n-угольной призмы получаем простое выражение:
Если призма является наклонной, тогда для определения площади ее боковой поверхности следует сделать перпендикулярный срез, рассчитать его периметр P sr и умножить его на длину бокового ребра.
Рисунок выше показывает, как следует делать этот срез для наклонной пятиугольной призмы.
Общие сведения о прямой призме
Боковой поверхностью призмы (точнее, площадью боковой поверхности) называется сумма
площадей боковых граней. Полная поверхность призмы равна сумме боковой поверхности и площадей оснований.
Теорема 19.1. Боковая поверхность прямой призмы равна произведению периметра основания на высоту призмы, т. е. на длину бокового ребра.
Доказательство. Боковые грани прямой призмы - прямоугольники. Основания этих прямоугольников являются сторонами многоугольника, лежащего в основании призмы, а высоты равны длине боковых ребер. Отсюда следует, что боковая поверхность призмы равна
S = a 1 l + a 2 l + ... + a n l = pl,
где a 1 ,а n - длины ребер основания, р - периметр основания призмы, а I - длина боковых ребер. Теорема доказана.
Практическое задание
Задача (22) . В наклонной призме проведено сечение , перпендикулярное боковым ребрам и пересекающее все боковые ребра. Найдите боковую поверхность призмы, если периметр сечения равен р, а боковые ребра равны l.
Решение. Плоскость проведенного сечения разбивает призму на две части (рис. 411). Подвергнем одну из них параллельному переносу, совмещающему основания призмы. При этом получим прямую призму, у которой основанием служит сечение исходной призмы, а боковые ребра равны l. Эта призма имеет ту же боковую поверхность, что и исходная. Таким образом, боковая поверхность исходной призмы равна рl.
Обобщение пройденной темы
А теперь давайте попробуем с вами подвести итоги пройденной темы о призме и вспомним, какими свойствами обладает призма.
Свойства призмы
Во-первых, у призмы все ее основания являются равными многоугольниками;
Во-вторых, у призмы все ее боковые грани являются параллелограммами;
В-третьих, у такой многогранной фигуры, как призма, все боковые ребра равны;
Также, следует вспомнить, что такие многогранники, как призмы могут быть прямыми и наклонными.
Какая призма называется прямой?
Если же у призмы боковое ребро расположено перпендикулярно плоскости ее основания, то такая призма носит название прямой.
Не будет лишним напомнить, что боковые грани прямой призмы являются прямоугольниками.
Какую призму называют наклонной?
А вот если же у призмы боковое ребро не расположено перпендикулярно плоскости ее основания, то можно смело утверждать, что это наклонная призма.
Какую призму называют правильной?
Если у основания прямой призмы лежит правильный многоугольник, то такая призма является правильной.
Теперь вспомним свойства, которыми обладает правильная призма.
Свойства правильной призмы
Во-первых, всегда основаниями правильной призмы служат правильные многоугольники;
Во-вторых, если рассматривать у правильной призмы боковые грани, то они всегда бывают равными прямоугольниками;
В-третьих, если сравнивать размеры боковых ребер, то в правильной призме они всегда равны.
В-четвертых, правильная призма всегда прямая;
В-пятых, если же в правильной призмы боковые грани имеют форму квадратов, то такую фигуру, как правило, называют полуправильным многоугольником.
Сечение призмы
А теперь давайте рассмотрим сечение призмы:
Домашнее задание
А теперь давайте попробуем закрепить изученную тему с помощью решения задач.
Давайте нарисуем наклонную треугольную призму, у которой расстояние между ее ребрами будет равно: 3 см, 4 см и 5 см, а боковая поверхность этой призмы будет равна 60 см2. Имея такие параметры, найдите боковое ребро данной призмы.
А вы знаете, что геометрические фигуры постоянно окружают нас не только на уроках геометрии, но и в повседневной жизни встречаются предметы, которые напоминают ту или иную геометрическую фигуру.
У каждого дома, в школе или на работе имеется компьютер, системный блок которого имеет форму прямой призмы.
Если вы возьмете в руки простой карандаш, то вы увидите, что основной частью карандаша, является призма.
Идя по центральной улице города, мы видим, что у нас под ногами лежит плитка, которая имеет форму шестиугольной призмы.
А. В. Погорелов, Геометрия для 7-11 классов, Учебник для общеобразовательных учреждений
С латинского как «нечто отпиленное». Этот многогранник, всегда имеет два основания, которые расположены в параллельных плоскостях и являются равными многоугольниками. Они могут быть треугольными, четырехугольными, а также n-угольными.
Запомните, что количество остальных (боковых) граней зависит от вида основания. Если в основании треугольник, боковых граней соответственно окажется три, четырехугольник – четыре и так далее.
Имейте в виду, что ребра боковое ребро располагается под углом 90о к основанию, призма именуется прямой. В противном случае – наклонной. Если у прямой призмы в основании окажется правильный многоугольник, она превратится в правильную призму. Пример подобной геометрической фигуры – куб.
Чтобы вычислить периметр призмы, найдите периметры оснований и боковых граней призмы, и все размеры сложите друг с другом. Для этого измерьте при помощи линейки длины сторон (или ребра) каждой из граней. И посчитайте периметр каждого многоугольника.
Упростите свою задачу. Так как размер обоих оснований одинаков, померяйте длины ребер только у одного из них. Сложите размеры всех сторон и умножьте получившуюся сумму на два.
Если у оснований есть ребра равного размера, найдите количество одинаковых боковых граней. Измерьте длины сторон одной из этих граней, вычислите ее периметр. Умножьте получившееся значение на общее число одинаковых граней.
Отдельно посчитайте периметр каждой из тех боковых граней, которая ни разу не повторяется.
Сложите все посчитанные периметры – двух оснований, повторяющихся боковых граней, и тех боковых граней, которые не имеют аналога. Общая сумма будет равна периметру призмы.
Обратите внимание
Вычисление периметра не зависит от вида призмы. Он подсчитывается одинаково и для прямой, и для наклонной призмы.
Источники:
- Призмы
Журналисты интернет-издания Forbes выяснили, что Управление внутренней политики при администрации президента начало отслеживать и мониторить социальную активность россиян в интернете с помощью терминала «Призма». Эта система уже установлена в кабинете руководителя Управления Вячеслава Волошина.
Разработчиком терминала является компания «Медиалогия», на ее сайте говорится, что система предназначена для отслеживания активности пользователей социальных систем и способна в реальном времени обрабатывать информационные потоки от 60 миллионов источников. Интересующие пользователя темы могут быть любыми и настраиваются вручную. В частности, разработчики утверждают, что терминал способен отслеживать повышение активности пользователей соцсетей, которое чревато ростом социальной напряженности. К вопросам, которые может контролировать система, относятся: экстремизм, участие в беспорядках и несанкционированных митингах, протестные настроения, обсуждение роста цен, тарифов ЖКХ, зарплат и пенсий, уровня медицинского обслуживания.
Работают терминалы «Призма» на основе лингвистического и семантического анализа записей на форумах и в блогах. Система может отслеживать как отдельные блоги, так и акаунты в социальных сетях. Используемые позволяют анализировать и диагностировать положительную или отрицательную тональность высказываний с погрешностью равной всего 2-3%.
На мониторе пользователя отображаются самые актуальные и обсуждаемые в социальных сетях новости, они представлены кластерами топовых сюжетов. При желании, можно , из каких блогов и записей была составлена та или иная « » новость или тема. Для каждого сюжета дается оценка по характеру высказываний, при этом на мониторе отражается как количество положительных, так и отрицательных оценок. Со списком их авторов также можно ознакомиться. Динамика высказываний и оценок может быть представлена в виде графика.
Но система имеет и слабые места, которые обусловлены спецификой сетевого общения. Так, использование пресловутого «олбанского» языка способно сделать непригодной для машинного восприятия и последующего анализа. Это же касается саркастических, иронических и «закавыченных» высказываний, впрочем, распознать их дано, порою, не .
Видео по теме
Источники:
- как работает терминалы
В середине августа 2012 года интернет-издание Forbes на своем сайте опубликовало информацию о том, что в Кремле начали мониторить социальные сети с помощью терминалов «Призма», установленных в кабинетах высших должностных лиц государства. Несмотря на уверения Дмитрия Медведева, встречавшегося с активом «Единой России», о том, что правительство не интересует мнение пользователей соцсетей, сам факт использования подобных терминалов свидетельствует об обратном.
Опыт отслеживания политических настроений активной части общества через социальные сети уже имеется на Западе. Так, в США в Twitter ведется сервис микроблогов, сравнивающий количество положительных и отрицательных отзывов о том или ином участнике предвыборной компании с общим количеством опубликованных записей. Каждую неделю анализу подвергается порядка двух миллионов записей о Бараке Обаме или Митте Ромни.
Разработчиками системы, подобной западной, – терминала «Призма» является компания «Медиология». Она утверждает, что возможности разработки достаточно высоки – в режиме реального времени можно обрабатывать информацию, поступающую одновременно от 60 миллионов источников. «Призма» способна отслеживать динамику изменения количества положительных или отрицательных отзывов на то или иное событие, учитывая при этом искусственные накрутки, возникающие в результате атак ботов.
Темы, выбираемые для статистических выборок, настраиваются в ручном режиме. В информации, просочившейся из Управления внутренней политики администрации Президента, утверждается, что терминал, установленный там, позволяет отслеживать ход дискуссий в социальных сетях и блогах на LiveJournal, Twitter, YouTube. Источник в администрации Президента, который Forbes называет надежным, утверждает, что к наблюдению за блогами относятся очень серьезно, терминал установлен непосредственно в кабинете руководителя Управления Вячеслава Володина.
На сайте разработчиков утверждается, что с помощью терминала «Призма» возможно производить мониторинг активности пользователей и определять тот градус соцмедиа активности, который может привести к росту политической и социальной напряженности. Система отслеживает увеличение протестных и экстремистских настроений, дискуссий об увеличении уровня цен, проблем ЖКХ, обсуждения вопросов, связанных с зарплатами и пенсиями, коррупцией, уровнем медицинского обслуживания и др.
Этот интерес властей к тому, что волнует интернет-пользователей, которых с каждым годом становится все больше, конечно, радует. Остается только открытым вопрос, насколько они смогут правильно воспользоваться получаемой информацией, и насколько власть будет готова решать те проблемы, которые ставит перед ней часть населения страны, пользующаяся социальными сетями.
Видео по теме
Видеокурс «Получи пятерку» включает все темы, необходимые для успешной сдачи ЕГЭ по математике на 60-65 баллов. Полностью все задачи 1-13 Профильного ЕГЭ по математике. Подходит также для сдачи Базового ЕГЭ по математике. Если вы хотите сдать ЕГЭ на 90-100 баллов, вам надо решать часть 1 за 30 минут и без ошибок!
Курс подготовки к ЕГЭ для 10-11 класса, а также для преподавателей. Все необходимое, чтобы решить часть 1 ЕГЭ по математике (первые 12 задач) и задачу 13 (тригонометрия). А это более 70 баллов на ЕГЭ, и без них не обойтись ни стобалльнику, ни гуманитарию.
Вся необходимая теория. Быстрые способы решения, ловушки и секреты ЕГЭ. Разобраны все актуальные задания части 1 из Банка заданий ФИПИ. Курс полностью соответствует требованиям ЕГЭ-2018.
Курс содержит 5 больших тем, по 2,5 часа каждая. Каждая тема дается с нуля, просто и понятно.
Сотни заданий ЕГЭ. Текстовые задачи и теория вероятностей. Простые и легко запоминаемые алгоритмы решения задач. Геометрия. Теория, справочный материал, разбор всех типов заданий ЕГЭ. Стереометрия. Хитрые приемы решения, полезные шпаргалки, развитие пространственного воображения. Тригонометрия с нуля - до задачи 13. Понимание вместо зубрежки. Наглядное объяснение сложных понятий. Алгебра. Корни, степени и логарифмы, функция и производная. База для решения сложных задач 2 части ЕГЭ.
Элементы призмы
| Название | Определение | Обозначения на чертеже | Чертеж |
| Основания | Две грани, являющиеся конгруэнтными многоугольниками, лежащими в параллельных плоскостях. | A B C D E , K L M N P | |
| Боковые грани | Все грани, кроме оснований. Каждая боковая грань обязательно является параллелограммом. | A B L K , B C M L , C D N M , D E P N , E A K P | |
| Боковая поверхность | Объединение боковых граней. | ||
| Полная поверхность | Объединение оснований и боковой поверхности. | ||
| Боковые ребра | Общие стороны боковых граней. | A K , B L , C M , D N , E P | |
| Высота | Отрезок, соединяющий основания призмы и перпендикулярный им. | K R | |
| Диагональ | Отрезок, соединяющий две вершины призмы, не принадлежащие одной грани. | B P | |
| Диагональная плоскость | Плоскость , проходящая через боковое ребро призмы и диагональ основания. | ||
| Диагональное сечение | Пересечение призмы и диагональной плоскости. В сечении образуется параллелограмм, в том числе его частные случаи - ромб, прямоугольник, квадрат. | E B L P | |
| Перпендикулярное сечение | Пересечение призмы и плоскости, перпендикулярной ее боковому ребру. |
Свойства призмы
- 1. Основания призмы являются равными многоугольниками.
- 2. Боковые грани призмы являются параллелограммами.
- 3. Боковые ребра призмы параллельны и равны.
- 4. Объём призмы равен произведению её высоты на площадь основания:
- 5. Площадь полной поверхности призмы равна сумме площади её боковой поверхности и удвоенной площади основания.
Виды призм
Призмы бывают прямые и наклонные .
Прямая призма - призма, у которой все боковые ребра перпендикулярны основанию.
Площадь боковой поверхности прямой призмы равна произведению периметра основания на высоту.Наклонная призма - призма, у которой хотя бы одно боковое ребро не перпендикулярно основанию.
Площадь боковой поверхности наклонной призмы равна произведению периметра перпендикулярного сечения на длину бокового ребра. Объем наклонной призмы равен произведению площади перпендикулярного сечения на боковое ребро.Правильная призма - прямая призма, основание которой является правильным многоугольником .
Свойства правильной призмы
- 1. Основания правильной призмы являются правильными многоугольниками.
- 2. Боковые грани правильной призмы являются равными прямоугольниками.
- 3. Боковые ребра правильной призмы равны.
См. также
Ссылки
| Многогранники | |
|---|---|
| Правильные (Платоновы тела) |
|
| Правильные невыпуклые | Звёздчатый многогранник (Звёздчатый октаэдр, Звёздчатый додекаэдр, Звёздчатый икосаэдр, Звёздчатый икосододекаэдр) |
| Выпуклые | |
| Формулы , теоремы , теории | |
| Прочее | |
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "Призма (математика)" в других словарях:
- (начало) «Математика в девяти книгах» (кит. трад. 九章算術 … Википедия
Раздел математики, занимающийся изучением свойств различных фигур (точек, линий, углов, двумерных и трехмерных объектов), их размеров и взаимного расположения. Для удобства преподавания геометрию подразделяют на планиметрию и стереометрию. В… … Энциклопедия Кольера
Земляков, Александр Николаевич Файл:Zemlyakov.jpg Александр Николаевич Земляков (17 апреля 1950(19500417), Бологое 1 января 2005, Черноголовка) математик,выдающийся советский и российский педагог, автор учебно педагогической… … Википедия
Александр Николаевич Земляков (17 апреля 1950(19500417), Бологое 1 января 2005, Черноголовка) математик, выдающийся советский и российский педагог, автор учебно педагогической литературы. Биография Закончил в 1967 году с золотой… … Википедия
Додекаэдр Правильный многогранник или платоново тело это выпуклый многогранник, состоящий из одинаковых правильных многоугольников и обладающий пространственной симметрией … Википедия
У этого термина существуют и другие значения, см. Пирамидацу (значения). Достоверность этого раздела статьи поставлена под сомнение. Необходимо проверить точность фактов, изложенных в этом разделе. На странице обcуждения могут быть пояснения … Википедия
