Baza wiedzy

Zbiór informacji z matematyki oraz fizyki przygotowany przez Szkołę Maturzystów

Objętość figury przestrzennej. Objętość wielościanów

Objętość to liczba, którą można przyporządkować pewnym figurom przestrzennym. Na początku ustala się jednostkę, sześcian o objętości 1, jeśli chcemy obliczyć np. prostopadłościan o wymiarach 1x1x6 to dzielimy go na 6 takich sześcianów i obliczamy, że ma objętość 6.

Twierdzenie 1 (o własności objętości):

1. Objętość bryły jest liczbą nieujemną.

2. Objętości brył przystających, wyznaczone przy tej samej jednostce, są równe.

3. Jeśli bryła F składa się z dwóch brył
 i  , mających objętości i wnętrzami rozłącznych, to

objętość bryły F jest równa sumie objętości brył
 i  (przy tej samej jednostce).

4. Sześcian o krawędzi jednostkowej ma objętość równą 1.

Twierdzenie 2 (o objętości graniastosłupa): Objętość V graniastosłupa jest równa iloczynowi pola podstawy
 i wysokości h graniastosłupa: V=  · h

Przykład 1

Oblicz objętość graniastosłupa prawidłowego sześciokątnego, którego krótsza przekątna tworzy z wysokością kąt 60° a pole podstawy wynosi 15.

Rozwiązanie:
Oznaczenia: H-wysokość graniastosłupa a-długość krawędzi podstawy

Rysunek:

Ze wzoru  = 15 otrzymujemy, że a=10

Z zależności w trójkącie AEE’ otrzymujemy, że  =  → H=30

Ze wzoru  = 15 otrzymujemy, że a=10
Obliczamy objętość: V= 15*30=450

Twierdzenie 3 (o objętości ostrosłupa): Objętość V ostrosłupa jest równa jednej trzeciej iloczynu pola podstawy  i wysokości H ostrosłupa: V =  *  * H

Przykład 1

Oblicz objętość ostrosłupa ABCS którego cztery krawędzie mają długość x, a dwie długość y.
Rozwiązanie:

Dane: x,y  H-wys. Ostrosłupa h- wys. Podstawy R-promień okręgu opisanego na podstawie

Odpowiedni rysunek:

Ustawiając odpowiednio bryłę otrzymujemy, że wszystkie krawędzie boczne mają długość x, zatem spodkiem wysokości w tym ostrosłupie jest środek okręgu opisanego na podstawie

Obliczamy wysokość podstawy, czyli trójkąta równoramiennego o bokach długości x,y,y: :  → h=

=  * * y

Obliczamy R np. porównując pola i otrzymujemy: R=

Obliczamy H z tw. Pitagorasa:  + =   =  -  → H=

V=  * H *  =   * y

Przykład 2

Oblicz objętość ostrosłupa o wysokości 10 i podstawie pięciokąta o bokach: ׀AEǀ=ǀAB׀= 8cm, ׀BCǀ=ǀED׀= 12cm, ǀCDǀ=8cm i kąt BAE jest równy 45°
Rozwiązanie:
Rysunek:

Prowadząc przekątną podstawy BE stwierdzamy, że pole powierzchni podstawy jest sumą pól trójkąta BAE i trapezu równoramiennego BCDE.

Pole trójkąta BAE=  * 8cm * 8cm * sin45°=128

Pole trapezu BCDE (rysunek):

Opuszczając wysokość otrzymujemy odcinek CG będący wysokością ostrosłupa.

ǀBGǀ= =4cm

Z tw. Pitagorasa dla trójkąta BGC otrzymujemy: = 144-16→ = 8cm

Pole BCDE=  * 8 = 96

= 128 96 = 224
 V=  * 224 * 10 =  


Zadania do zrobienia


1. Jeżeli każdą krawędź danego sześcianu przedłużymy o 2 cm, to jego objętość powiększy się o 98 cm3. Oblicz długość krawędzi danego sześcianu.

Odp. 3 cm.


2.  W graniastosłupie prawidłowym sześciokątnym najdłuższa przekątna podstawy ma długość d i tworzy z przekątną ściany bocznej wychodzącą z tego samego wierzchołka  kąt . Oblicz objętość graniastosłupa. Wyznacz te wartości  , dla których zadanie ma rozwiązanie.

Odp.    ;          



3. Podstawą ostrosłupa jest trójkąt, którego dwa boki mają długość 39 cm, a długość trzeciego boku wynosi 30 cm. Każda ściana boczna tworzy z płaszczyzną podstawy kąt 45 . Oblicz objętość tego ostrosłupa.

Odp. 1800 cm3.


4. W ostrosłupie wszystkie ściany są trójkątami. Trzy krawędzie wychodzące z danego wierzchołka są parami prostopadłe i mają długość: 6 dm, 8 dm, 8 dm. Oblicz odległość tego wierzchołka od przeciwległej ściany ostrosłupa. Wynik podaj z dokładnością do 0,1 dm.

Odp.


4,1 dm).