Объёмы тел Изображения пространственных фигур Интуитивное, живое пространственное воображение в сочетании со строгой логикой мы

Содержание

Слайд 2

Объёмы тел
Изображения пространственных фигур

СТЕРЕОМЕТРИЯ

Объёмы тел Изображения пространственных фигур СТЕРЕОМЕТРИЯ

Слайд 3

Интуитивное, живое пространственное воображение в сочетании со строгой логикой мышления — это

Интуитивное, живое пространственное воображение в сочетании со строгой логикой мышления — это
ключ к изучению стереометрии

«Мой карандаш, бывает еще остроумней моей головы», — признавался великий математик Леонард Эйлер (1707—1783).

В своей деятельности человеку повсюду приходится сталкиваться с необходимостью изучать форму, размеры, взаимное расположение пространственных фигур.
Подобные задачи решают и астрономы, имеющие дело с самыми большими масштабами, и физики, исследующие структуру атомов и молекул.
Раздел геометрии, в котором изучаются такие задачи, называется стереометрией

Слайд 4

ГЕОМЕТРИЯ возникла из практических задач людей;
ГЕОМЕТРИЯ лежит в основе всей техники и

ГЕОМЕТРИЯ возникла из практических задач людей; ГЕОМЕТРИЯ лежит в основе всей техники
большинства изобретений человечества;
ГЕОМЕТРИЯ нужна

технику,
инженеру,
рабочему,
архитектору,
модельеру …

Мы знаем, что

Слайд 5

ПЛАНИМЕТРИЯ

СТЕРЕОМЕТРИЯ

ГЕОМЕТРИЯ на плоскости

ГЕОМЕТРИЯ в пространстве

«планиметрия» – наименование смешанного происхождения: от греч. metreo  –

ПЛАНИМЕТРИЯ СТЕРЕОМЕТРИЯ ГЕОМЕТРИЯ на плоскости ГЕОМЕТРИЯ в пространстве «планиметрия» – наименование смешанного
измерять и лат. planum – плоская поверхность (плоскость)

«стереометрия» – от греч. stereos – пространственный (stereon – объем).

ГЕОМЕТРИЯ

Слайд 6

Основные понятия стереометрии

точка,
прямая,
плоскость,
расстояние

α = (РКС)

|PK|

A∉α , KC ⊂ α , P

Основные понятия стереометрии точка, прямая, плоскость, расстояние α = (РКС) |PK| A∉α
∈ α , |PK| = 2 см

Слайд 7

Аксиомы стереометрии

Слово «аксиома» греческого происхождения и в переводе означает истинное, исходное положение

Аксиомы стереометрии Слово «аксиома» греческого происхождения и в переводе означает истинное, исходное
теории.

Понятия «точка», «прямая», «плоскость», «расстояние» принимаются без определений:
их описание и свойства содержатся в аксиомах

Система аксиом стереометрии дает описание свойств пространства и основных его элементов

Слайд 8

Аксиомы стереометрии

А-1

α = (РКС)

Через любые три точки, не лежащие на одной прямой

Аксиомы стереометрии А-1 α = (РКС) Через любые три точки, не лежащие

проходит плоскость, и притом только одна

Слайд 9

Аксиомы стереометрии

А-2

m

М, C ∈ α

m ⊂ α

М, C ∈ m,

Если

то

Если две

Аксиомы стереометрии А-2 m М, C ∈ α m ⊂ α М,
точки прямой лежат в плоскости,
то все точки прямой лежат в этой плоскости

Слайд 10

Аксиомы стереометрии

А-3

М ∈ α, М ∈ β, М ∈ m

m ∈ α,

Аксиомы стереометрии А-3 М ∈ α, М ∈ β, М ∈ m
m ∈ β

α ∩ β = m

Если две плоскости имеют общую точку,
то они имеют общую прямую,
на которой лежат все общие точки этих плоскостей.

Слайд 11

СЛЕДСТВИЯ ИЗ АКСИОМ

Т-1

Через любую прямую и не принадлежащую ей точку можно провести

СЛЕДСТВИЯ ИЗ АКСИОМ Т-1 Через любую прямую и не принадлежащую ей точку
плоскость, и притом только одну.

м

А

В

Дано: М∉m

Так как М∉m, то точки А, В и M не принадлежат одной прямой. По А-1 через точки А, В и M проходит только одна плоскость — плоскость (ABM), Обозначим её α. Прямая m имеет с ней две общие точки — точки A и B, следовательно, по аксиоме А-2 эта прямая лежит в плоскости α.. Таким образом, плоскость α проходит через прямую m и точку M и является искомой.
Докажем, что другой плоскости, проходящей через прямую m и точку M, не существует. Предположим, что есть другая плоскость — β, проходящая через прямую m и точку M. Тогда плоскости α и β проходят через точки А, В и M, не принадлежащие одной прямой, а значит, совпадают. Следовательно, плоскость α единственна.
Теорема доказана

Доказательство

Пусть точки A, B ∈ m.

Слайд 12

СЛЕДСТВИЯ ИЗ АКСИОМ

Т-2

Через любые две пересекающиеся прямые можно провести плоскость, и притом

СЛЕДСТВИЯ ИЗ АКСИОМ Т-2 Через любые две пересекающиеся прямые можно провести плоскость,
только одну.

N

Дано: m ∩ n = M

Доказательство

Отметим на прямой m произвольную точку N, отличную от М.

Рассмотрим плоскость α =(n, N). Так как M∈ α и N∈α, то по А-2 m ⊂ α. Значит обе прямые m, n лежат в плоскости α и следовательно α, является искомой
Докажем единственность плоскости α. Допустим, что есть другая, отличная от плоскости α и проходящая через прямые m и n, плоскость β.
Так как плоскость β проходит через прямую n и не принадлежащую ей точку N, то по T-1 она совпадает с плоскостью α. Единственность плоскости α доказана.
Теорема доказана

Слайд 13

По трем точкам, не лежащим на одной прямой
По прямой и точке, не

По трем точкам, не лежащим на одной прямой По прямой и точке,
лежащей на этой прямой
По двум пересекающимся прямым
По двум параллельным прямым

ВЫВОД

Как в пространстве можно однозначно задать плоскость?

Слайд 14

Определение 
Тело называется простым, если его можно разбить на конечное число треугольных пирамид.

Определение Тело называется простым, если его можно разбить на конечное число треугольных

В частности, любой выпуклый многогранник является простым телом.

Определение 
Объемом тела называется положительная величина, характеризующая часть пространства, занимаемую телом, и обладающая следующими свойствами:
равные тела имеют равные объемы;
при параллельном переносе тела его объем не изменяется;

Определение объема тела

Слайд 15

за единицу объема принят объем куба, ребро которого равно единице длины;
если

за единицу объема принят объем куба, ребро которого равно единице длины; если
тело разбить на части, являющиеся простыми телами, то объем тела равен объему его частей;

Определение

Тела с равными объемами называются равновеликими .

Из свойства 2 следует, что если тело
с объемом V 1 содержится внутри тела
с объемом V 2, то V 1  <  V 2.

Слайд 16

Теорема 1.

Объем прямоугольного параллелепипеда равен произведению его измерений: V  =  abc

Теорема

Теорема 1. Объем прямоугольного параллелепипеда равен произведению его измерений: V = abc
2.

Объем прямой призмы равен
произведению площади основания на высоту:
V  =  SH .

Пусть ABCA 1 B 1 C 1 – прямая треугольная призма,
причем ее основание – прямоугольный треугольник ABC
Дополним эту призму до прямоугольного параллелепипеда ACBDA 1 C 1 B 1 D 1.
Середина O диагонали AB 1 этого параллелепипеда является его центром симметрии.

Данная призма и призма ABDA1B1D1, которая дополняет данную призму до параллелепипеда, симметричны относительно точки O , а поэтому равновелики.

Слайд 17

Рассмотрим произвольную прямую треугольную призму ABCA1B1C1 Если Δ  ABC не прямоугольный, то

Рассмотрим произвольную прямую треугольную призму ABCA1B1C1 Если Δ ABC не прямоугольный, то
его можно разбить на два прямоугольных треугольника ADC  и BDC .
Следовательно, V  =  V 1  +  V 2  =  S Δ  ADC  ·  H  +  S Δ  BDC  ·  H  = 
SΔ  ABC  ·  H  =  S  ·  H .
Таким образом, теорема справедлива для произвольной прямой треугольной призмы. Если есть прямая n -угольная призма ( n  > 3),
разобьем ее на конечное число прямых треугольных призм
Сложив объемы этих треугольных призм, получим объем n -угольной призмы V  =  V 1  +  V 2  + ... +  V n  = ( S 1  +  S 2  + ... +  S n ) H  =  S  ·  H , где S 1, S 2, ..., S n – площади оснований треугольных призм,
S и H – площадь основания и высота n -угольной призмы.

Пусть V и V 1 – соответственно
объемы призмы ABCA 1 B 1 C 1
и параллелепипеда,

тогда, учитывая теорему1, получим

Слайд 18

Рассмотрим произвольную прямую треугольную призму ABCA 1 B 1 C 1
Если

Рассмотрим произвольную прямую треугольную призму ABCA 1 B 1 C 1 Если
Δ  ABC не прямоугольный, то его можно разбить на два прямоугольных треугольника ADC  и BDC .
Следовательно, V  =  V1  +  V2  =  SΔ  ADC  ·  H  +  SΔ  BDC  ·  H  =  S Δ  ABC  ·  H  =  S  ·  H .
Таким образом, теорема справедлива для произвольной прямой треугольной призмы. Если есть прямая n -угольная призма ( n  > 3),
разобьем ее на конечное число прямых треугольных призм

Сложив объемы этих треугольных призм, получим объем
n -угольной призмы
V  =  V 1  +  V 2  + ... +  V n  = ( S 1  +  S 2  + ... +  S n ) H  =  S  ·  H ,
где S 1, S 2, ..., S n – площади оснований треугольных призм,
S и H – площадь основания и высота n -угольной призмы.

Слайд 19

Объем наклонной призмы равен площади перпендикулярного сечения на боковое ребро: V  = 

Объем наклонной призмы равен площади перпендикулярного сечения на боковое ребро: V =
S пс

Пусть ABCA1B1C1 – наклонная призма (чертеж 6.1.4), A2B2C2 и A3B3C3 – перпендикулярные сечения этой призмы.
Призма A2B2C2A3B3C3 прямая, причем A2A3=A1A .Заметим, что параллельный перенос на вектор переводит многогранник A 2 B 2 C 2 A 1 B 1 C 1 в многогранник A 3 B 3 C 3 ABC .
Следовательно, эти многогранники равновеликие. Пусть V – объем призмы ABCA 1 B 1 C 1, V 1 – объем призмы A 3 B 3 C 3 A 2 B 2 C 2, V 2 – объем многогранника A 2 B 2 C 2 ABC , тогда V  +  V 2  =  V1 +  V2, откуда V  =  V 1.
Поскольку призма A 3 B 3 C 3 A 2 B 2 C 2 прямая, то V 1  =  S Δ  A 3 B 3 C 3  ·  A 2 A 3  = Sпс  ·  l  =  V , что и требовалось доказать

Теорема 3.

Слайд 20

  Объем наклонной призмы равен произведению площади основания на высоту: V  = 

Объем наклонной призмы равен произведению площади основания на высоту: V = S
S  ·  H .

Пусть A 2 B 2 C 2 – перпендикулярное сечение наклонной призмы ABCA 1 B 1 C 1, A 1 O  – высота этой призмы.
Пусть . Поскольку , а , то плоскости A2B2C2 и ABC образуют тот же угол φ, что и прямые A 1 A и A 1 O .
По теореме о площади ортогональной проекции SA2B2C2  =  S AB С  cos φ. Согласно теореме 3
V  =  S A 2 B 2 C 2  ·  A 1 A  =  S AB С  cos φ ·  A 1 A  = SABС  ·  A 1 O  =  S  ·  H .

Теорема 4.

Слайд 21

.

Объём: V = Sh S — площадь основания

Многогранник — тело, ограниченное

. Объём: V = Sh S — площадь основания Многогранник — тело,
плоскостями.
Призма — многогранник, основания которого
равные многоугольники,
боковые грани — параллелограммы.
АВ — ребро;
h — высота

Объёмы тел и их изображение в пространстве

Слайд 22

Параллелепипед — призма, у которой основания параллелограммы.
Все диагонали параллелепипеда пересекаются в

Параллелепипед — призма, у которой основания параллелограммы. Все диагонали параллелепипеда пересекаются в
одной точке

Прямоугольный параллелепипед — у которого основания прямоугольники, а рёбра перпендикулярны основанию. Рёбра: а — длина, b — ширина, с — высота; d — диагональ (все диагонали прямоугольного параллелепипеда равны)

Объём: V = a•b•c Полная поверхность: S = 2(ab + bc + ca) d 2 = a 2 + b 2 + c 2

Слайд 23

Для построения изображения произвольного параллелепипеда AоBоCоDоAóBóСóDó заметим, что точки Ао, Во, Dо

Для построения изображения произвольного параллелепипеда AоBоCоDоAóBóСóDó заметим, что точки Ао, Во, Dо
и Аó являются вершинами тетраэдры АоВоDоАó.

Другими словами, любые три отрезка AB, CD и AA' плоскости изображения с общим концом А, ни какие два из которых не лежат на одной прямой, можно считать изображением рёбер AоBо, AоDо и AоАó параллелепипеда.

Поэтому в качестве их изображения
можно взять вершины произвольного
четырёхугольника АВDА'.

Слайд 24

Таким образом параллелепипед ABCDA'B'C'D' является изображением параллелепипеда AоBоCоDоAóBóСóDó .

Но тогда изображения остальных

Таким образом параллелепипед ABCDA'B'C'D' является изображением параллелепипеда AоBоCоDоAóBóСóDó . Но тогда изображения
рёбер строятся однозначно, так как все грани параллелепипеда являются параллелограммами, и, следовательно, их изображения также будут параллелограммами.

Слайд 25

Куб — прямоугольный параллелепипед, все грани которого квадраты. а=b=с

V = а 3 (отсю­да

Куб — прямоугольный параллелепипед, все грани которого квадраты. а=b=с V = а
и название третьей степени — «куб»), d — диагональ

S = 6a 2 d 2 =3a 2

Число граней – 6,
форма граней – квадраты,
число ребер – 12, число вершин – 8.

Слайд 26

Пирамида –

многогранник, основание которого многоугольник,

а остальные грани - треугольники,

имеющие общую

Пирамида – многогранник, основание которого многоугольник, а остальные грани - треугольники, имеющие
вершину.

По числу углов основания различают пирамиды треугольные, четырёхугольные и т.д.

Основание

Слайд 27

4

3

Тетраэдр –

это один из пяти типов правильных многогранников;
правильная треугольная пирамида;

1

2

число

4 3 Тетраэдр – это один из пяти типов правильных многогранников; правильная
вершин – 4.

Под изображением многогранника следует понимать фигуру,
состоящую из проекций всех его рёбер.

Число граней – 4,

форма граней – треугольники,

число ребер – 6,

Слайд 28

Фигура, состоящая из сторон и диагоналей любого (выпуклого или невыпуклого) четырёхугольника, является

Фигура, состоящая из сторон и диагоналей любого (выпуклого или невыпуклого) четырёхугольника, является
изображением тетраэдра при соответствующем выборе плоскости изображений и направления проектирования.

На этих рисунках невидимые рёбра изображены штриховыми линиями.

Слайд 29

Отрезки AB, BC, CA, AD, BD, CD служат сторонами и диагоналями четырёхугольника

Отрезки AB, BC, CA, AD, BD, CD служат сторонами и диагоналями четырёхугольника
ABCD. Фигура, образованная из этих отрезков (или любая другая фигура, подобная ей), является изображением тетраэдра A0B0C0D0 .

Пусть A0B0C0D0 – произвольный тетраэдр,
A, B, C и D – параллельные проекции
его вершин на плоскость изображений (π).

Слайд 30

Усеченная пирамида – плоскость сечения которой параллельна плоскости основания.

Усеченная пирамида – плоскость сечения которой параллельна плоскости основания.

Слайд 31

•  Число граней – 8,
форма граней – треугольники,
число ребер –

• Число граней – 8, форма граней – треугольники, число ребер –
12,
число вершин – 6.

Октаэдр

ВИДЫ МНОГОГРАННИКОВ

Слайд 32

Додекаэдр

•  Число граней – 12,
форма граней – пятиугольники, число ребер

Додекаэдр • Число граней – 12, форма граней – пятиугольники, число ребер
– 30, число вершин – 20.

ВИДЫ МНОГОГРАННИКОВ

Слайд 33

Икосаэдр

Число граней – 20,
форма граней – треугольники,
число ребер – 30,
число

Икосаэдр Число граней – 20, форма граней – треугольники, число ребер –
вершин – 12.

ВИДЫ МНОГОГРАННИКОВ

Слайд 34

Цилиндры.

•  Круглый прямой. •  Круглый усеченный
S – площадь боковой поверхности.

Цилиндры. • Круглый прямой. • Круглый усеченный S – площадь боковой поверхности.
V – объем.

ТЕЛА ВРАЩЕНИЯ

Слайд 35

Сфера – поверхность шара

ТЕЛА ВРАЩЕНИЯ

Сфера – поверхность шара ТЕЛА ВРАЩЕНИЯ

Слайд 36

R — радиус шара; а — радиус окружности сечения; h — высота

R — радиус шара; а — радиус окружности сечения; h — высота
отсекаемой шляпки

ТЕЛА ВРАЩЕНИЯ

Шаровой сектор.

Слайд 37

R — радиус шара; а — радиус окружности сечения; h — высота

R — радиус шара; а — радиус окружности сечения; h — высота
отсекаемой шляпки

Шаровой сегмент

ТЕЛА ВРАЩЕНИЯ

Слайд 38

R — радиус шара, a , b — радиусы окружностей сечений, h

R — радиус шара, a , b — радиусы окружностей сечений, h
— высота слоя

Шаровой слой

ТЕЛА ВРАЩЕНИЯ

Слайд 39

Сюда входит: выбор оптимального положения изображаемого тела (в частности, выбор ориентации -

Сюда входит: выбор оптимального положения изображаемого тела (в частности, выбор ориентации -
верх и низ, право и лево),
выбор ракурса и проекции, умение минимизировать количество изображенных линий (напомним, что видимые и невидимые линии должны изображаться различным образом),
умение строить сечения и проекции на плоскость, умение выделить на пространственном чертеже
и соответственно изобразить плоскую конфигурацию, дающую ключ к решению задачи, умение перевести условие задачи на графический язык.

При решении стереометрических задач высоки
требования к качеству чертежа, его наглядности.

Нельзя научиться решать сколько-нибудь содержательные стереометрические задачи, не освоив принципы и технику построения пространственного чертежа.

Имя файла: Объёмы-тел-Изображения-пространственных-фигур-Интуитивное,-живое-пространственное-воображение-в-сочетании-со-строгой-логикой-мы.pptx
Количество просмотров: 233
Количество скачиваний: 1