Паралельний паралелепіпед. Паралелепіпед, куб

У геометрії ключовими поняттями є площина, точка, пряма та кут. Використовуючи ці терміни, можна описати будь-яку геометричну фігуру. Багатогранники зазвичай описують через простіші фігури, які лежать в одній площині, такі як коло, трикутник, квадрат, прямокутник і т.д. У цій статті ми розглянемо, що таке паралелепіпед, опишемо типи паралелепіпедів, його властивості, з яких елементів він складається, а також дамо основні формули для обчислення площі та обсягу для кожного різновиду паралелепіпеда.

Визначення

Паралелепіпед у тривимірному просторі – це призма, всі сторони якої є паралелограмами. Відповідно, вона може мати лише три пари паралельних паралелограмів або шість граней.

Щоб візуалізувати паралелепіпед, уявіть собі звичайну стандартну цеглу. Цегла - гарний приклад прямокутного паралелепіпеда, який може уявити навіть дитина. Іншими прикладами можуть бути багатоповерхові панельні будинки, шафи, контейнери для зберігання харчових продуктів відповідної форми і т.д.

Різновиди фігури

Існує всього два різновиди паралелепіпедів:

Прямокутні, всі бічні грані яких знаходяться під кутом 90 про основу і є прямокутниками.
Похилі, бічні грані яких розташовані під певним кутом до основи.

На які елементи можна поділити цю фігуру?

Як і в будь-якій іншій геометричній фігурі, у паралелепіпеді будь-які 2 грані із загальним ребром звуться суміжними, а ті, що його не мають, є паралельними (виходячи з властивості паралелограма, що має попарно паралельні протилежні сторони).
Вершини паралелепіпеда, що не лежать на одній грані, звуться протилежними.
Відрізок, який з'єднує такі вершини, є діагоналлю.
Довжини трьох ребер прямокутного паралелепіпеда, що з'єднуються в одній вершині, є його вимірами (а саме його довжиною, шириною і висотою).

Властивості фігури

Він завжди побудований симетрично до середини діагоналі.
Точка перетину всіх діагоналей ділить кожну діагональ на два рівні відрізки.
Протилежні грані рівні за довжиною і лежать на паралельних прямих.
Якщо скласти квадрати всіх вимірювань паралелепіпеда, отримане значення дорівнює квадрату довжини діагоналі.

Розрахункові формули

Формули для кожного окремого випадку паралелепіпеда будуть свої.

Для довільного паралелепіпеда правильне твердження, що його обсяг дорівнює абсолютній величині потрійного скалярного добутку векторів трьох сторін, що виходять із однієї вершини. Проте формули обчислення обсягу довільного паралелепіпеда немає.

Для прямокутного паралелепіпеда діють такі формули:

V = a * b * c;
Sб = 2 * c * (a + b);
Sп=2*(a*b+b*c+a*c).

V – обсяг фігури;
Sб – площа бічної поверхні;
Sп – площа повної поверхні;
a – довжина;
b – ширина;
c – висота.

Ще одним окремим випадком паралелепіпеда, в якому всі сторони - квадрати, є куб. Якщо будь-яку із сторін квадрата позначити літерою a, то для площі поверхні та об'єму даної фігури можна буде використовувати такі формули:

S = 6 * a * 2;
V = 3 * а.

S - площа фігури,
V - обсяг фігури,
a – довжина грані фігури.

Остання розглянута нами різновид паралелепіпеда - прямий паралелепіпед. У чому різниця між прямим паралелепіпедом і прямокутним паралелепіпедом, запитайте ви. Справа в тому, що основою прямокутного паралелепіпеда може бути будь-який паралелограм, а основою прямого - тільки прямокутник. Якщо позначити периметр основи, що дорівнює сумі довжин усіх сторін, як Po, а висоту позначити літерою h, ми маємо право скористатися такими формулами для обчислення об'єму та площ повної та бічної поверхонь.

Дотримання Вашої конфіденційності є важливим для нас. З цієї причини ми розробили Політику конфіденційності, яка описує, як ми використовуємо та зберігаємо Вашу інформацію. Будь ласка, ознайомтесь з нашими правилами дотримання конфіденційності та повідомте нам, якщо у вас виникнуть будь-які питання.

Збір та використання персональної інформації

Під персональної інформацією розуміються дані, які можна використовувати для ідентифікації певного особи чи зв'язку з ним.

Від вас може бути запрошено надання вашої персональної інформації у будь-який момент, коли ви зв'язуєтесь з нами.

Нижче наведено приклади типів персональної інформації, яку ми можемо збирати, і як ми можемо використовувати таку інформацію.

Яку персональну інформацію ми збираємо:

Коли ви залишаєте заявку на сайті, ми можемо збирати різну інформацію, включаючи ваше ім'я, номер телефону, електронну адресу і т.д.

Як ми використовуємо вашу персональну інформацію:

Персональна інформація, що збирається нами, дозволяє нам зв'язуватися з вами та повідомляти про унікальні пропозиції, акції та інші заходи та найближчі події.
Час від часу ми можемо використовувати вашу персональну інформацію для надсилання важливих повідомлень та повідомлень.
Ми також можемо використовувати персональну інформацію для внутрішніх цілей, таких як проведення аудиту, аналізу даних та різних досліджень з метою покращення послуг, що надаються нами, та надання Вам рекомендацій щодо наших послуг.
Якщо ви берете участь у розіграші призів, конкурсі або подібному стимулювальному заході, ми можемо використовувати інформацію, що надається, для управління такими програмами.

Розкриття інформації третім особам

Ми не розкриваємо отриману від Вас інформацію третім особам.

Винятки:

Якщо необхідно - відповідно до закону, судовим порядком, у судовому розгляді, та/або на підставі публічних запитів або запитів від державних органів на території РФ - розкрити вашу персональну інформацію. Ми також можемо розкривати інформацію про вас, якщо ми визначимо, що таке розкриття необхідно чи доречно з метою безпеки, підтримання правопорядку, або інших суспільно важливих випадків.
У разі реорганізації, злиття або продажу ми можемо передати персональну інформацію, що збирається нами, відповідній третій особі – правонаступнику.

Захист персональної інформації

Ми вживаємо запобіжних заходів - включаючи адміністративні, технічні та фізичні - для захисту вашої персональної інформації від втрати, крадіжки та недобросовісного використання, а також від несанкціонованого доступу, розкриття, зміни та знищення.

Дотримання вашої конфіденційності на рівні компанії

Для того, щоб переконатися, що ваша персональна інформація знаходиться в безпеці, ми доводимо норми дотримання конфіденційності та безпеки до наших співробітників і суворо стежимо за дотриманням заходів дотримання конфіденційності.

або (рівносильно) багатогранник із шістьма гранями, що є паралелограмами. Шестигранник.

Паралелограми, з яких складається паралелепіпед є гранямицього паралелепіпеда, сторони цих паралелограмів є ребрами паралелепіпеда, а вершини паралелограмів вершинами паралелепіпеда. У паралелепіпеда кожна грань є паралелограмом.

Як правило виділяють будь-які 2-і протилежні грані та називають їх основами паралелепіпеда, а грані, що залишилися бічними гранями паралелепіпеда. Ребра паралелепіпеда, які не належать основам є бічними ребрами.

2 грані паралелепіпеда, які мають спільне ребро є суміжними, а ті, які не мають спільних ребер протилежними.

Відрізок, який з'єднує 2 вершини, які не належать 1-ій грані є діагоналлю паралелепіпеда.

Довжини ребер прямокутного паралелепіпеда, які не паралельні, є лінійними розмірами (вимірами) паралелепіпеда. У прямокутного паралелепіпеда 3 лінійні розміри.

Типи паралелепіпеда.

Існує кілька видів паралелепіпедів:

Прямимє паралелепіпед з ребром, перпендикулярним площині основи.

Прямокутний паралелепіпед, у якого всі 3 виміри мають рівну величину, є кубом. Кожна з граней куба – це рівні квадрати .

Довільний паралелепіпед.Обсяг та співвідношення в похилому паралелепіпеді в основному визначаються за допомогою векторної алгебри. Обсяг паралелепіпеда дорівнює абсолютній величині змішаного твору 3-х векторів, які визначаються трьома сторонами паралелепіпеда (що виходять з однієї вершини). Співвідношення між довжинами сторін паралелепіпеда і кутами з-поміж них показує твердження, що визначник Грама даних 3-х векторів дорівнює квадрату їх змішаного твору .

Властивості паралелепіпеда.

Паралелепіпед симетричний щодо середини його діагоналі.
Будь-який відрізок з кінцями, що належать поверхні паралелепіпеда і проходить через середину його діагоналі, ділиться нею на дві рівні частини. Всі діагоналі паралелепіпеда перетинаються в 1-ій точці і діляться нею на дві рівні частини.
Протилежні грані паралелепіпеда паралельні та мають рівні розміри.
Квадрат довжини діагоналі прямокутного паралелепіпеда дорівнює

На цьому уроці всі охочі матимуть змогу вивчити тему «Прямокутний паралелепіпед». На початку уроку ми повторимо, що таке довільний та прямий паралелепіпеди, пригадаємо властивості їх протилежних граней та діагоналей паралелепіпеда. Потім розглянемо, що таке прямокутний паралелепіпед, та обговоримо його основні властивості.

Тема: Перпендикулярність прямих та площин

Урок: Прямокутний паралелепіпед

Поверхня, складена з двох рівних паралелограмів АВСD і А 1 В 1 С 1 D 1 і чотирьох паралелограмів АВВ 1 А 1 , ВСС 1 В 1 , СDD 1 С 1 , DАА 1 D 1 називається паралелепіпедом(Рис. 1).

Мал. 1 Паралелепіпед

Тобто: маємо два рівні паралелограми АВСD і А 1 В 1 З 1 D 1 (основи), вони лежать у паралельних площинах так, що бічні ребра АА 1 , ВВ 1 , DD 1 , СС 1 паралельні. Таким чином, складена з паралелограмів поверхня називається паралелепіпедом.

Таким чином, поверхня паралелепіпеда - це сума всіх паралелограмів, з яких складений паралелепіпед.

1. Протилежні грані паралелепіпеда паралельні та рівні.

(Фігури рівні, тобто їх можна поєднати накладенням)

Наприклад:

АВСD = А 1 В 1 З 1 D 1 (рівні паралелограми за визначенням),

АА 1 В 1 В = DD 1 С 1 С (оскільки АА 1 В 1 В і DD 1 С 1 С - протилежні грані паралелепіпеда),

АА 1 D 1 D = ВВ 1 З 1 З (оскільки АА 1 D 1 D і ВВ 1 З 1 З - протилежні грані паралелепіпеда).

2. Діагоналі паралелепіпеда перетинаються в одній точці і діляться цією точкою навпіл.

Діагоналі паралелепіпеда АС 1 , В 1 D, А 1 С, D 1 перетинаються в одній точці О, і кожна діагональ ділиться цією точкою навпіл (рис. 2).

Мал. 2 Діагоналі паралелепіпеда перетинаються і ділитися точкою перетину навпіл.

3. Є три четвірки рівних і паралельних ребер паралелепіпеда: 1 - АВ, А 1 В 1 , D 1 C 1 , DC, 2 - AD, A 1 D 1 , B 1 C 1 , BC, 3 - АА 1 , ВВ 1 , СС 1 , DD 1 .

Визначення. Паралелепіпед називається прямим, якщо його бічні ребра перпендикулярні до основ.

Нехай бічне ребро АА 1 перпендикулярне до основи (рис. 3). Це означає, що пряма АА 1 перпендикулярна до прямих АD і АВ, які лежать у площині основи. Отже, в бічних гранях лежать прямокутники. А в основах лежать довільні паралелограми. Позначимо, ∠BAD = φ, кут φ може бути будь-яким.

Мал. 3 Прямий паралелепіпед

Отже, прямий паралелепіпед - це паралелепіпед, в якому бічні ребра перпендикулярні основ паралелепіпеда.

Визначення. Паралелепіпед називається прямокутним,якщо його бічні ребра перпендикулярні до основи. Основи є прямокутниками.

Паралелепіпед АВСDА 1 В 1 С 1 D 1 - прямокутний (рис. 4), якщо:

1. АА 1 ⊥ АВСD (бічне ребро перпендикулярно площині основи, тобто паралелепіпед прямої).

2. ∠ВАD = 90°, тобто в основі лежить прямокутник.

Мал. 4 Прямокутний паралелепіпед

Прямокутний паралелепіпед має всі властивості довільного паралелепіпеда.Але є додаткові властивості, що виводяться з визначення прямокутного паралелепіпеда.

Отже, прямокутний паралелепіпед- це паралелепіпед, у якого бічні ребра перпендикулярні до основи. Основа прямокутного паралелепіпеда - прямокутник.

1. У прямокутному паралелепіпеді всі шість граней прямокутники.

АВСD і А1В1С1D1 - прямокутники за визначенням.

2. Бічні ребра перпендикулярні до основи. Отже, всі бічні грані прямокутного паралелепіпеда – прямокутники.

3. Усі двогранні кути прямокутного паралелепіпеда прямі.

Розглянемо, наприклад, двогранний кут прямокутного паралелепіпеда з ребром АВ, тобто двогранний кут між площинами АВВ 1 та АВС.

АВ - ребро, точка А 1 лежить в одній площині - у площині АВВ 1, а точка D в іншій - у площині А 1 В 1 З 1 D 1 . Тоді розглянутий двогранний кут можна позначити так: ∠А 1 АВD.

Візьмемо точку А на ребері АВ. АА 1 - перпендикуляр до ребра АВ у площині АВВ-1, AD перпендикуляр до ребра АВ у площині АВС. Отже, ∠А 1 АD – лінійний кут даного двогранного кута. ∠А 1 АD = 90°, отже, двогранний кут при ребері АВ дорівнює 90°.

∠(АВВ 1 , АВС) = ∠(АВ) = ∠А 1 АВD= ∠А 1 АD = 90°.

Аналогічно доводиться, що будь-які двогранні кути прямокутного паралелепіпеда прямі.

Квадрат діагоналі прямокутного паралелепіпеда дорівнює сумі квадратів трьох його вимірів.

Примітка. Довжини трьох ребер, що виходять з однієї вершини прямокутного паралелепіпеда, є вимірами прямокутного паралелепіпеда. Їх іноді називають довжина, ширина, висота.

Дано: АВСDА 1 В 1 З 1 D 1 - прямокутний паралелепіпед (рис. 5).

Довести: .

Мал. 5 Прямокутний паралелепіпед

Доведення:

Пряма СС 1 перпендикулярна площині АВС, отже, і прямий АС. Отже, трикутник СС 1 А – прямокутний. За теоремою Піфагора:

Розглянемо прямокутний трикутник АВС. За теоремою Піфагора:

Але ВС та AD - протилежні сторони прямокутника. Отже, НД = AD. Тоді:

Так як , а , те. Оскільки СС 1 = АА 1 , те що потрібно довести.

Діагоналі прямокутного паралелепіпеда рівні.

Позначимо вимірювання паралелепіпеда АВС як a, b, c (див. рис. 6), тоді АС 1 = СА 1 = В 1 D = DВ 1 =