Lecția VI.3 conține următoarele grupuri de exerciții:

Cele mai importante aspecte ale lecției

Înălțimea corpurilor geometrice cu vârf (piramidă, con) este segmentul perpendicular dus din vârf pe planul bazei (\( VO \perp (bază) \)).

Puncte cheie de reținut:
  • La o piramidă regulată și la un con circular drept, piciorul înălțimii cade exact în centrul bazei.
  • Calculele se bazează pe identificarea triunghiului dreptunghic format de înălțime, raza bazei (distanța de la centrul bazei la un vârf al bazei / un punct de pe cerc) și muchia laterală / generatoare.
  • Relația fundamentală (Teorema lui Pitagora): \( \text{Înălțime}^2 + \text{Rază}^2 = \text{Muchie laterală}^2 \) (sau Generatoare\(^2\)).
Perpendiculara coborâtă din vârful unei piramide pe planul bazei sale se numește înălțimea piramidei.
Reprezentarea unei piramide patrulatere regulate VABCD, cu vârful V. Baza ABCD este un pătrat desenat în perspectivă, cu punctul A poziționat în partea stângă jos a bazei, iar punctele B, C, D dispuse în ordine contra-orar. Punctul O este centrul bazei ABCD, situat la intersecția diagonalelor AC și BD. Din vârful V coboară segmentul punctat VO, reprezentând înălțimea piramidei, care se unește cu punctul O. Segmentul VO este perpendicular pe planul bazei. Muchiile laterale (VA, VB, VC, VD) și laturile bazei (AB, BC, CD, DA) sunt reprezentate, cu cele vizibile desenate cu linii continue și cele ascunse cu linii punctate. Diagonalele bazei AC și BD, necesare pentru a localiza O, sunt de asemenea desenate cu linii punctate. Un simbol de unghi drept va indica perpendicularitatea segmentului VO pe planul bazei la punctul O, de exemplu, între VO și OA.
\( VO \perp (ABC) \), unde \( O \in (ABC) \), implică faptul că \( VO \) este înălțimea piramidei.
Punctul \( O \) se numește piciorul înălțimii.
Într-o piramidă regulată, piciorul înălțimii coincide cu centrul bazei (centrul cercului circumscris bazei, care este un poligon regulat).
Reciproca este, de asemenea, valabilă: Dacă o piramidă are ca bază un poligon regulat, iar piciorul înălțimii sale este centrul bazei, atunci piramida este regulată.
Pentru a calcula înălțimea, se folosește adesea Teorema lui Pitagora în triunghiul dreptunghic format de înălțime (\( VO \)), raza cercului circumscris bazei (\( AO \)) și muchia laterală (\( VA \)): \[ VO^2 + AO^2 = VA^2 \]
Calculul înălțimii unui tetraedru regulat (piramidă triunghiulară regulată) \( VABC \) cu toate muchiile egale cu \( a \):
1. Baza \( ABC \) este triunghi echilateral. Punctul \( O \) este centrul său, deci \( AO \) reprezintă două treimi din înălțimea bazei: \[ AO = \frac{2}{3} \cdot \frac{a\sqrt{3}}{2} = \frac{a\sqrt{3}}{3} \] 2. În triunghiul dreptunghic \( VAO \) (\( \sphericalangle VOA = 90^\circ \)): \[ VO^2 = VA^2 - AO^2 = a^2 - \left(\frac{a\sqrt{3}}{3}\right)^2 = a^2 - \frac{3a^2}{9} = \frac{6a^2}{9} \] 3. Prin extragerea radicalului, obținem înălțimea: \( VO = \frac{a\sqrt{6}}{3} \).
Perpendiculara coborâtă din vârful unui con circular drept pe planul bazei sale se numește înălțimea conului.
Într-un con circular drept, piciorul înălțimii este întotdeauna centrul bazei (centrul cercului de la bază).
Reprezentarea unui con circular drept în perspectivă 3D. Vârful conului este etichetat cu V, iar centrul bazei este etichetat cu O. Baza este un cerc desenat ca o elipsă, cu O ca centru. Un punct A este plasat pe circumferința elipsei bazei, în porțiunea vizibilă din față, astfel încât segmentul VA să reprezinte o generatoare vizibilă. Segmentul VO, reprezentând înălțimea conului, este desenat cu o linie punctată și etichetat cu h. Segmentul OA, reprezentând raza bazei, este desenat cu o linie continuă și etichetat cu r. Segmentul VA, reprezentând generatoarea conului, este desenat cu o linie continuă și etichetat cu G. Un simbol de unghi drept este plasat la punctul O, indicând clar că VO este perpendicular pe planul bazei și, implicit, pe raza OA, formând un unghi \( \sphericalangle VOA = 90^\circ \). Asigură-te că toate punctele V, O, A și etichetele h, r, G sunt vizibile și poziționate clar.
Între înălțimea conului (\( h = VO \)), raza bazei (\( r = AO \)) și generatoarea conului (\( G = VA \)) se formează un triunghi dreptunghic în care se aplică Teorema lui Pitagora: \[ h^2 + r^2 = G^2 \]
Dacă un con circular drept are raza bazei \( r = 6 \text{ cm} \) și generatoarea \( G = 10 \text{ cm} \), înălțimea sa se află astfel: \[ VO^2 = VA^2 - AO^2 = 10^2 - 6^2 = 100 - 36 = 64 \Rightarrow VO = \sqrt{64} = 8 \text{ cm} \]

Probleme de antrenament

Nivel Ușor: Un con circular drept are raza bazei de \( 5 \text{ cm} \) și înălțimea de \( 12 \text{ cm} \). Calculează lungimea generatoarei conului.
Notăm vârful conului cu \( V \), centrul bazei cu \( O \) și un punct pe cercul bazei cu \( A \).
În triunghiul dreptunghic \( VOA \) (\( \sphericalangle VOA = 90^\circ \)), avem catetele \( VO = 12 \text{ cm} \) și \( AO = 5 \text{ cm} \).
Aplicăm Teorema lui Pitagora pentru a afla ipotenuza \( VA \) (generatoarea): \[ VA^2 = VO^2 + AO^2 \] \[ VA^2 = 12^2 + 5^2 = 144 + 25 = 169 \] \[ VA = \sqrt{169} = 13 \text{ cm} \]
Nivel Mediu: O piramidă patrulateră regulată \( VABCD \) are muchia bazei \( AB = 8 \text{ cm} \) și muchia laterală \( VA = 4\sqrt{6} \text{ cm} \). Calculează lungimea înălțimii piramidei.
Baza \( ABCD \) este un pătrat cu latura \( l = 8 \text{ cm} \).
Diagonala pătratului este \( AC = l\sqrt{2} = 8\sqrt{2} \text{ cm} \).
Punctul \( O \) este centrul bazei, deci \( AO \) este jumătate din diagonală: \[ AO = \frac{8\sqrt{2}}{2} = 4\sqrt{2} \text{ cm} \] În triunghiul dreptunghic \( VOA \) (\( VO \perp (ABCD) \)), aplicăm Teorema lui Pitagora: \[ VO^2 + AO^2 = VA^2 \Rightarrow VO^2 = VA^2 - AO^2 \] \[ VO^2 = (4\sqrt{6})^2 - (4\sqrt{2})^2 = 96 - 32 = 64 \] \[ VO = \sqrt{64} = 8 \text{ cm} \]
Nivel Dificil: Într-o piramidă hexagonală regulată \( VABCDEF \), înălțimea \( VO \) are lungimea de \( 4 \text{ cm} \), iar muchia laterală \( VA \) este de \( 5 \text{ cm} \). Determină perimetrul bazei piramidei.
În triunghiul dreptunghic \( VOA \) aplicăm Teorema lui Pitagora pentru a afla \( AO \) (raza cercului circumscris bazei): \[ AO^2 = VA^2 - VO^2 \] \[ AO^2 = 5^2 - 4^2 = 25 - 16 = 9 \] \[ AO = \sqrt{9} = 3 \text{ cm} \] Baza este un hexagon regulat. Într-un hexagon regulat, latura bazei este egală cu raza cercului circumscris bazei: \[ AB = AO = 3 \text{ cm} \] Perimetrul bazei (formată din 6 laturi egale) este: \[ P_{bazei} = 6 \cdot AB = 6 \cdot 3 = 18 \text{ cm} \]

Învinge
tema
cu mii de rezolvări, lecții și teste: