Как провести диагональ в цилиндре

Видео:Видеоурок по математике "Цилиндр"Скачать

Осевое сечение цилиндра прямого и наклонного. Формулы для площади сечения и его диагоналей

Цилиндр — это симметричная пространственная фигура, свойства которой рассматривают в старших классах школы в курсе стереометрии. Для его описания используют такие линейные характеристики, как высота и радиус основания. В данной статье рассмотрим вопросы касательно того, что такое осевое сечение цилиндра, и как рассчитать его параметры через основные линейные характеристики фигуры.

Видео:№523. Осевое сечение цилиндра — квадрат, диагональ которого равна 20 см. Найдите: а) высотуСкачать

Геометрическая фигура

Сначала дадим определение фигуре, о которой пойдет речь в статье. Цилиндр представляет собой поверхность, образованную параллельным перемещением отрезка фиксированной длины вдоль некоторой кривой. Главным условием этого перемещения является то, что отрезок плоскости кривой принадлежать не должен.

На рисунке ниже показан цилиндр, кривая (направляющая) которого является эллипсом.

Здесь отрезок длиной h является его образующей и высотой.

Видно, что цилиндр состоит из двух одинаковых оснований (эллипсы в данном случае), которые лежат в параллельных плоскостях, и боковой поверхности. Последней принадлежат все точки образующих линий.

Видео:№522. Диагональ осевого сечения цилиндра равна 48 см. Угол между этой диагональю и образующейСкачать

Прямой и наклонный цилиндры

Перед тем как переходить к рассмотрению осевого сечения цилиндров, расскажем, какие типы этих фигур бывают.

Если образующая линия перпендикулярна основаниям фигуры, тогда говорят о прямом цилиндре. В противном случае цилиндр будет наклонным. Если соединить центральные точки двух оснований, то полученная прямая называется осью фигуры. Приведенный рисунок демонстрирует разницу между прямым и наклонным цилиндрами.

Видно, что для прямой фигуры длина образующего отрезка совпадает со значением высоты h. Для наклонного цилиндра высота, то есть расстояние между основаниями, всегда меньше длины образующей линии.

Далее охарактеризуем осевые сечения обоих типов цилиндров. При этом будем рассматривать фигуры, основаниями которых является круг.

Видео:РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ НА ЦИЛИНДРСкачать

Осевое сечение прямого цилиндра

Осевым называется любое сечение цилиндра, которое содержит его ось. Это определение означает, что осевое сечение будет всегда параллельно образующей линии.

В цилиндре прямом ось проходит через центр круга и перпендикулярна его плоскости. Это означает, что рассматриваемое сечение круг будет пересекать по его диаметру. На рисунке показана половинка цилиндра, которая получилась в результате пересечения фигуры плоскостью, проходящей через ось.

Не сложно понять, что осевое сечение прямого круглого цилиндра представляет собой прямоугольник. Его сторонами являются диаметр d основания и высота h фигуры.

Запишем формулы для площади осевого сечения цилиндра и длины hd его диагонали:

Прямоугольник имеет две диагонали, но обе они равны друг другу. Если известен радиус основания, то не сложно переписать эти формулы через него, учитывая, что он в два раза меньше диаметра.

Видео:11 класс. Геометрия. Объем цилиндра. 14.04.2020Скачать

Осевое сечение наклонного цилиндра

Рисунок выше демонстрирует наклонный цилиндр, изготовленный из бумаги. Если выполнить его осевое сечение, то получится уже не прямоугольник, а параллелограмм. Его стороны — это известные величины. Одна из них, как и в случае сечения прямого цилиндра, равна диаметру d основания, другая же — длина образующего отрезка. Обозначим ее b.

Читайте также: Порядок работы цилиндров уаз патриот 409 двигатель

Для однозначного определения параметров параллелограмма недостаточно знать его длины сторон. Необходим еще угол между ними. Предположим, что острый угол между направляющей и основанием равен α. Он же и будет углом между сторонами параллелограмма. Тогда формулу для площади осевого сечения наклонного цилиндра можно записать следующим образом:

Диагонали осевого сечения цилиндра наклонного рассчитать несколько сложнее. Параллелограмм имеет две диагонали разной длины. Приведем без вывода выражения, позволяющие рассчитывать диагонали параллелограмма по известным сторонам и острому углу между ними:

Здесь l1 и l2 — длины малой и большой диагоналей соответственно. Эти формулы можно получить самостоятельно, если рассмотреть каждую диагональ как вектор, введя прямоугольную систему координат на плоскости.

Видео:Объем цилиндраСкачать

Задача с прямым цилиндром

Покажем, как использовать полученные знания для решения следующей задачи. Пусть дан круглый прямой цилиндр. Известно, что осевое сечение цилиндра — квадрат. Чему равна площадь этого сечения, если площадь поверхности всей фигуры составляет 100 см2?

Для вычисления искомой площади необходимо найти либо радиус, либо диаметр основания цилиндра. Для этого воспользуемся формулой для общей площади Sf фигуры:

Поскольку сечение осевое представляет собой квадрат, то это означает, что радиус r основания в два раза меньше высоты h. Учитывая это, можно переписать равенство выше в виде:

Теперь можно выразить радиус r, имеем:

Поскольку сторона квадратного сечения равна диаметру основания фигуры, то для вычисления его площади S будет справедлива следующая формула:

Мы видим, что искомая площадь однозначно определяется площадью поверхности цилиндра. Подставляя данные в равенство, приходим к ответу: S = 21,23 см2.

Видео:Призма и цилиндр. Практическая часть. 11 класс.Скачать

Высота и диагональ цилиндра

Видео:11 класс, 15 урок, Площадь поверхности цилиндраСкачать

Свойства

Зная высоту и диагональ цилиндра, найти диаметр окружности в его основании не составляет труда. Для этого необходимо провести диагональ таким образом, чтобы получить с вышеуказанными параметрами прямоугольный треугольник, и далее вычислить неизвестное звено по теореме Пифагора. (рис.25.1) D=√(d^2-h^2 )

Зная диаметр, можно подставив полученное выражение вместо него в следующие формулы, найти радиус и периметр окружности в основании через диагональ и высоту цилиндра. r=D/2=√(d^2-h^2 )/2 P=πD=π√(d^2-h^2 )

Площадь боковой и полной поверхности вычисляются с непосредственным участием радиуса цилиндра или соответствующего ему выражения. Поэтому чтобы найти площади цилиндра через высоту и диагональ, нужно совершить следующие преобразования. S_(б.п.)=hP=2πrh=2π √(d^2-h^2 )/2 h=πh√(d^2-h^2 ) S_(п.п.)=S_(б.п.)+2S_(осн.)=πh√(d^2-h^2 )+π(d^2-h^2 )

Объем цилиндра вычисляется как произведение площади его основания на высоту. Чтобы найти объем цилиндра через высоту и диагональ цилиндра, нужно вместо площади основания подставить произведение числа π на разность квадратов диагонали и высоты. V=πh(d^2-h^2 )

Преследуя цель вычислить радиус вписанной или описанной окружности цилиндра через диагональ и высоту, необходимо помнить о том, что в цилиндр можно вписать окружность, только если радиус цилиндра равен его высоте. Поэтому радиус вписанной окружности будет равен половине высоты, а радиус описанной окружности – половине диагонали. (рис. 25.2,25.3) r_1=h/2 R=d/2

Читайте также: Заглушка блока цилиндров газон некст

Видео:Насобирал на фундамент. Первый этап - Разметка, Уровень, Диагонали.Скачать

Диаметр и диагональ цилиндра

Видео:Геометрия 11 класс (Урок№6 - Тела вращения. Цилиндр.)Скачать

Свойства

Зная диаметр цилиндра, можно вычислить радиус цилиндра и периметр окружности цилиндра, которая представляет собой его основание. Радиус будет равен одной второй диаметра, а периметр окружности – произведению диаметра на число π. r=D/2 P=πD

Первое, что можно вычислить через диаметр и диагональ цилиндра – это его высота. Так как высота непосредственно связана со всеми остальными параметрами цилиндра, такими как площадь, объем и прочие, то она является необходимым звеном для геометрического калькулятора цилиндра. (рис.25.1) h=√(d^2-D^2 )

Площадь боковой поверхности цилиндра равна произведению высоты на длину окружности в основании цилиндра, таким образом, раскрывая эту формулу, получаем, что площадь боковой поверхности равна произведению числа π и диаметра на квадратный корень из разности квадратов диагонали и диаметра. S_(б.п.)=hP=πD√(d^2-D^2 )

Площадь полной поверхности цилиндра представлена площадью боковой поверхности в сумме с площадью двух оснований в виде окружностей. S_(п.п.)=S_(б.п.)+2S_(осн.)=πD(√(d^2-D^2 )+D)

Чтобы найти объем цилиндра через диаметр и диагональ нужно представить высоту цилиндра в виде квадратного корня разности из квадратов диагонали и диаметра, а затем умножить это на площадь основания, состоящую из числа π и четверти квадрата диаметра. V=(πD^2 h)/4=(πD^2 √(d^2-D^2 ))/4

Чтобы в цилиндр можно было вписать сферу, нужно чтобы диаметр цилиндра был равен его высоте, тогда сфера будет соприкасаться со всеми гранями цилиндра и ее радиус будет равен радиусу цилиндра, то есть половине его диаметра. (рис. 25.2) r_1=r=D/2

Чтобы вокруг цилиндра можно было описать сферу, нужно точно так же чтобы диаметр цилиндра совпадал с высотой, и радиус описанной сферы будет равен половине диагонали цилиндра. R=d/2

Видео:Проекции точек на поверхности цилиндра. Урок 36.(Часть2.ПРОЕКЦИОННОЕ ЧЕРЧЕНИЕ)Скачать

Как провести диагональ в цилиндре

Видео:усеченный цилиндр-ортогональные проекции-изометрия-разверткаСкачать

Задача

Осевое сечение цилиндра — квадрат, диагональ которого равна 4√2.
Вычислить объем цилиндра.

Решение.
Поскольку диагональ сечения цилиндра — квадрат, то обозначим его сторону как a.
a 2 + a 2 = (4√2) 2
2a 2 = 32
a 2 = 16
a = 4

Объем цилиндра найдем по формуле:
V = πd 2 / 4 * h
откуда
V = π4 2 / 4 * 4
V = 16π

Ответ: Объем цилиндра равен 16π

Видео:Как начертить цилиндр в объемеСкачать

Задача

Куб с ребром длиной а вписан в цилиндр. Найдите площадь осевого сечения цилиндра.

Решение.
Проведем плоскость через основание цилиндра.

Диагональ куба является одновременно диаметром цилиндра. Зная сторону куба, определяем длину диагонали AC квадрата ABCD как
CD 2 + AD 2 = AC 2
a 2 + a 2 = AC 2
2a 2 = AC
AC = a√2

Проведем плоскость через ось цилиндра по диагонали AC. Высота сечения равна длине ребра куба и по условиям задачи рана а, а ширина сечения равна a√2.
Таким образом, площадь сечения равна:

Видео:БОКОВУШЕЧКА У ТУАЛЕТА в плацкартеСкачать

Задача

Диагональ осевого сечения цилиндра равна 12 см и образует с плоскостью нижнего основания угол 45 градусов. Найти обьём цилиндра.

Решение.
Поскольку основание осевого сечения образует с высотой цилиндра, принадлежащей сечению, прямой угол, то треугольник, который образован диагональю осевого сечения, высотой цилиндра и его диаметром — прямоугольный.

Исходя из этого, угол между диагональю и высотой также равен 45 градусов ( 180 — 90 — 45 ).

Таким образом, треугольник является равнобедренным, а, следовательно, высота цилиндра равна его диаметру. Применив теорему Пифагора, найдем их.

Теперь применим формулу объема цилиндра V = пd 2 / 4 h

Видео:СОЗДАНИЕ ЦИЛИНДРА - ОБЪЕДИНИТЕЛЬ ( The Eternal Cylinder )Скачать

Задача

Высота цилиндра 2м. Радиус основания 7м. В этот цилиндр наклонно вписан квадрат так, что все вершины его лежат на окружностях оснований. Найти сторону квадрата.

Висота циліндра 2м. Радіус основи 7м. В цей циліндр похило вписаний квадрат так, що всі вершини його лежать на окружностях основ. Знайти сторону квадрата.

Пусть d – диагональ квадрата. Тогда сторона квадрата а равна:

Позначимо d – діагональ квадрата. Тоді сторона квадрата а :

Видео:✓ Задача про цилиндр | ЕГЭ-2018. Задание 14. Математика. Профильный уровень | Борис ТрушинСкачать

Как провести диагональ в цилиндре

Примечание. Это часть урока с задачами по геометрии (раздел стереометрия). Если Вам необходимо решить задачу по геометрии, которой здесь нет — пишите об этом в форуме. В задачах вместо символа «квадратный корень» применяется функция sqrt(), в которой sqrt — символ квадратного корня, а в скобках указано подкоренное выражение.

Задача.
Найдите площадь полной поверхности цилиндра, если диагональ его осевого сечения, равная 8см, составляет с образующей цилиндра угол величиной 30 градусов.

Поскольку AC = 8 см, а угол ACD = 30°, то
CD = AC cos 30°

Пояснение. Треугольник ACD — прямоугольный. Соответственно, CD / AC = cos ∠ACD по свойству тригонометрических функций в прямоугольном треугольнике. Значение cos 30 найдем из таблицы значений тригонометрических функций.

Аналогично,
AD = AC sin 30°
AD = 8 * 1/2 = 4

Откуда радиус основания цилиндра равен 4/2 = 2 см

Площадь основания цилиндра, соответственно, равна
S₁ = πR 2 = 4π

Площадь боковой поверхности цилиндра равна площади его развертки — произведению длины окружности основания и высоты цилиндра. То есть:
S₂ = 2πRh = 2π * 2 * 4√3 = 16π√3

Общая площадь поверхности цилиндра равна:
S₁ + S₂ = 4π + 16π√3

🔥 Видео

Цилиндр, конус, шар, 6 классСкачать

Микрометр и нутромер. Как измерить цилиндры?Скачать

Вращающиеся цилиндрыСкачать

как замерить выработку поршня и цилиндраСкачать