Вращение прямоугольного треугольника вокруг катета (4 видео)

Конус

Конус — это объемное тело, которое получается при вращении прямоугольного треугольника вокруг одного из его катетов.

Возьмем прямоугольный треугольник АВС. Будем вращать этот треугольник вокруг катета АС.

Прямая АС — ось косинуса.

Отрезок АС — высота конуса.

Основание конуса — круг, образованный при вращении катета ВС.

Коническая поверхность (или боковая поверхность конуса) — поверхность, образованная при вращении гипотенузы АВ и состоящая из отрезков с общим концом А.

Образующие конуса — отрезки, из которых составлена боковая поверхность конуса (на рисунке выше указаны образующие АВ, АВ₁ и АВ₂).

Содержание

Определение
Объем конуса
Доказательство
Площадь боковой поверхности конуса
Вращение прямоугольного треугольника вокруг катета
Конус получен вращением прямоугольного треугольника вокруг одного из катетов. боковая поверхнос ть -тело, ограниченное конической поверхностью и кругом. — презентация
Похожие презентации
Презентация на тему: » Конус получен вращением прямоугольного треугольника вокруг одного из катетов. боковая поверхнос ть -тело, ограниченное конической поверхностью и кругом.» — Транскрипт:
🎥 Видео

Определение

Конус — это тело, ограниченное кругом и конической поверхностью.

Объем конуса

Объем конуса равен одной трети произведения площади основания на высоту.

Доказательство

Дано: конус с площадью основания S, высотой h и объемом V.

Доказать: V = Sh.

Доказательство:

Воспользуемся принципом Кавальери. Рассмотрим конус и пирамиду с площадями оснований S и высотами ЕН = h и РО = h соответственно, «стоящие» на одной плоскости .

Проведем секущую плоскость , параллельную плоскости и пересекающую высоты ЕН и РО в точках Н₁ и О₁ соответственно. В сечении конуса плоскостью получится круг радиуса Н₁А₁.

ЕН₁А₁ подобен ЕНА по двум углам (Е — общий, ЕН₁А₁ = ЕНА = 90 0 , т.к. в противном случае прямые НА и Н₁А₁, а значит, и плоскости и пересекались бы, что противоречит условию). Поэтому , откуда и площадь сечения конуса равна .

Площадь сечения пирамиды равна . По условию ЕН = РО = h, значит, ЕН₁ = РО₁ (т.к. ЕН₁ = h — НН₁ и РО₁ = h — ОО₁, параллельные плоскости отсекают одинаковые отрезки НН₁ и ОО₁ от отрезков ЕН и РО, т.е. НН₁ = ОО₁).

Следовательно, площадь сечения конуса равна площади сечения пирамиды. Поэтому и его объем равен объему пирамиды, т.е. V = Sh. Что и требовалось доказать.

Площадь боковой поверхности конуса

Рассмотрим конус с радиусом основания и образующей .

Представим, что его боковую поверхность разрезали по одной из образующих и развернули так, что получился круговой сектор.

Радиус этого сектора равен образующей конуса, т.е. равен , а длина дуги сектора равна длине окружности основания конуса, т.е. равна 2, — градусная мера дуги сектора, тогда площадь данного сектора: . (1)

Длина дуги окружности с градусной мерой и радиусом равна . С другой стороны, длина этой дуги равна 2, поэтому учитывая (1), получим: .

Площадь боковой поверхности конуса равна площади ее развертки, т.е.

Вращение прямоугольного треугольника вокруг катета

Поделись с друзьями в социальных сетях:

Видео:№565. Прямоугольный треугольник с катетами 6 см и 8 см вращается вокруг меньшего катета.Скачать

Вращение прямоугольного треугольника вокруг катета

Так как все образующие конуса равны, то его осевым сечением является равнобедренный треугольник, боковыми сторонами которого являются образующие конуса, а основанием — диаметр конуса. При этом все осевые сечения конуса — равные равнобедренные треугольники . На рисунке 168 осевым сечением конуса является треугольник ABP ( АР = ВР ). Угол АPВ называют углом при вершине осевого сечения конуса .

Конус, в осевом сечении которого правильный треугольник, называется равносторонним конусом.

Если секущая плоскость проходит через вершину конуса, пересекает конус, но не проходит через его ось, то в сечении конуса также получается равнобедренный треугольник (см. рис. 168: △ DCP ).

Так как конус — тело вращения, то любое сечение конуса плоскостью, перпендикулярной его оси (т. е. параллельной основанию конуса), есть круг, а сечение боковой поверхности конуса такой плоскостью — окружность этого круга; центром круга (окружности) является точка пересечения оси конуса и секущей плоскости (рис. 169).

Если секущая плоскость не параллельна плоскости основания конуса и не пересекает основание, то сечением боковой поверхности конуса такой плоскостью является эллипс (рис. 170). Поэтому эллипс называют коническим сечением .

Если сечением цилиндрической поверхности плоскостью может быть либо окружность, либо эллипс, либо две параллельные прямые, то сечением конической поверхности плоскостью может быть либо окружность (секущая плоскость перпендикулярна оси конической поверхности вращения и не проходит через её вершину, рис. 171, a ), либо эллипс (секущая плоскость не перпендикулярна оси конической поверхности и пересекает все её образующие, рис. 171, б ), либо парабола (секущая плоскость параллельна только одной образующей конической поверхности, рис. 171, в ), либо гипербола (секущая плоскость параллельна оси конической поверхности, рис. 171, г ), либо пара пересекающихся прямых (секущая плоскость проходит через вершину конической поверхности, рис. 171, д ). Поэтому невырожденные кривые второго порядка — окружность, эллипс, параболу и гиперболу называют коническими сечениями или коротко — кониками .

О конических сечениях можно прочитать в очерках «Элементарная геометрия», «Проективная геометрия» в конце этой книги.

 ЗАДАЧА (3.047). Высота конуса равна радиусу R его основания. Через вершину конуса проведена плоскость, отсекающая от окружности основания дугу: а) в 60 ° ; б) в 90 ° . Найти площадь сечения.

Решени е. Рассмотрим случай а). Пусть плоскость α пересекает поверхность конуса с вершиной Р по образующим РА и РВ (рис. 172); △ АВР — искомое сечение. Найдём площадь этого сечения.

Хорда АВ окружности основания стягивает дугу в 60 ° , значит, △ AOB — правильный и АВ = R .

Если точка С — середина стороны АB, то отрезок PC — высота треугольника АВР. Поэтому S △ ABP = АВ • РC. Имеем: ОР = R (по условию); в △ A OB : ОС = ; в △ ОСР : CP = = .

Тогда S △ ABP = АВ • РС = .

Ответ: а) .

18.3. Касательная плоскость к конусу

Определение. Касательной плоскостью к конусу называется плоскость, проходящая через образующую конуса перпендикулярно осевому сечению, проведённому через эту образующую.

Говорят, что плоскость α касается конуса по образующей РА (рис. 173): каждая точка образующей РА является точкой касания плоскости α и данного конуса.

Через любую точку боковой поверхности конуса проходит только одна его образующая. Через эту образующую можно провести только одно осевое сечение и только одну плоскость, перпендикулярную плоскости этого осевого сечения. Следовательно, через каждую точку боковой поверхности конуса можно провести лишь одну плоскость, касательную к данному конусу в этой точке.

18.4. Изображение конуса

Для изображения конуса достаточно построить: 1) эллипс, изображающий окружность основания конуса (рис. 174); 2) центр О этого эллипса; 3) отрезок ОР, изображающий высоту конуса; 4) касательные прямые РА и PB из точки Р к эллипсу (их проводят с помощью линейки на глаз).

Для достижения наглядности изображения невидимые линии изображают штрихами.

Необходимо заметить, что отрезок АВ, соединяющий точки касания образующих и окружности основания конуса, ни в коем случае не является диаметром основания конуса, т. е. этот отрезок не содержит центра О эллипса. Следовательно, △ АBP — не осевое сечение конуса. Осевым сечением конуса является △ ACP, где отрезок AC проходит через точку О, но образующая PC не является касательной к окружности основания.

18.5. Развёртка и площадь поверхности конуса

Пусть l — длина образующей, R — радиус основания конуса с вершиной Р .

Поверхность конуса состоит из боковой поверхности конуса и его основания. Если эту поверхность разрезать по одной из образующих, например по образующей PA (рис. 175), и по окружности основания, затем боковую поверхность конуса развернуть на плоскости (рис. 176, a ), то получим развёртку поверхности конуса (рис. 176, б ), состоящую из: а) кругового сектора, радиус которого равен образующей l конуса, а длина дуги сектора равна длине окружности основания конуса; б) круга, радиус которого равен радиусу R основания конуса. Угол сектора развёртки боковой поверхности конуса называют углом развёртки конуса ; его численная величина равна отношению длины окружности основания конуса к его образующей (радиусу сектора развёртки):

α = .

За площадь боковой поверхности конуса принимается площадь её развёртки. Выразим площадь боковой поверхности конуса через длину l его образующей и радиус R основания.

Площадь боковой поверхности — площадь кругового сектора радиуса длины l — вычисляется по формуле

S бок = α • l 2 , (1)

где α — величина угла (в радианах) сектора — развёртки. Учитывая, что α = , получаем:

Таким образом, доказана следующая теорема.

Теорема 27. Площадь боковой поверхности конуса равна произведению половины длины окружности основания на образующую. ▼

Площадь полной поверхности конуса равна сумме площадей его боковой поверхности и основания, т. е.

S кон = π Rl + π R 2 . (3)

Следствие. Пусть конус образован вращением пря м оугольного треугольника ABC вокруг катета АС (рис. 177). Тогда S бок = π • BC • АВ. Если D — середина отрезка АВ, то AB = 2 AD, поэтому

S бок = 2 π ВС • AD. (4)

Проведём DE ⟂ АB ( E ∈ l = AС ) . Из подобия прямоугольных треугольников ADE и ACB (у них общий угол А ) имеем

= ⇒ BC • AD = DE • АС. (5)

Тогда соотношение (4) принимает вид

S бок = (2 π • DE ) • AC, (6)

т. е. площадь боковой поверхности конуса равна произведению высоты конуса на длину окружности, радиус которой равен длине серединного перпендикуляра, проведённого из точки на оси конуса к его образующей.

Это следствие будет использовано в п. 19.7.

18.6. Свойства параллельных сечений конуса

Теоремa 28. Если конус пересечён плоскостью, параллельной основанию, то: 1) все образующие и высота конуса делятся этой плоскостью на пропорциональные части; 2) в сечении получается круг; 3) площади сечения и основания относятся, как квадраты их расстояний от вершины.

Доказательств о. 1) Пусть конус с вершиной Р и основанием F пересечён плоскостью α , параллельной плоскости β основания конуса и расположенной между Р и β (рис. 178).

Проведём высоту РО конуса, где точка О — центр круга F. Так как РО ⟂ β , α || β , то α ⟂ РО. Значит, в сечении конуса плоскостью α получается круг с центром в точке O 1 = α ∩ РО. Обозначим этот круг F 1 .

Рассмотрим гомотетию с центром P, при которой плоскость β основания данного конуса отображается на параллельную ей плоскость α (при гомотетии плоскость, не проходящая через центр гомотетии, отображается на параллельную ей плоскость).

Так как при гомотетии её центр является неподвижной точкой, прямая, проходящая через центр гомотетии, отображается на себя, а пересечение двух фигур — на пересечение их образов, то гомотетия отображает основание F конуса на его параллельное сечение — круг F 1 , при этом центр О основания отображается на центр О 1 круга F 1 (почему?). Кроме того, если РХ — произвольная образующая конуса, где Х — точка окружности основания, то при гомотетии точка X отображается на точку X 1 = РX ∩ α . Учитывая, что отношение длин гомотетичных отрезков равно коэффициенту гомотетии, получаем:

= = k, (*)

где k — коэффициент гомотетии , т. е. параллельное сечение конуса делит его образующие и высоту на пропорциональные части.

А поскольку гомотетия является подобием, то круг F 1 , являющийся параллельным сечением конуса, подобен его основанию.

Вследствие того что отношение площадей гомотетичных фигур равно квадрату коэффициента гомотетии и k = PO 1 : Р О , где РO 1 и PO — расстояния соответственно параллельного сечения и основания пирамиды от её вершины, то

S сечен : S основ = k 2 = : PO 2 .

18.7. Вписанные в конус и описанные около конуса пирамиды

Определение. Пирамида называется вписанной в конус, если у них вершина общая, а основание пирамиды вписано в основание конуса. В этом случае конус называется описанным около пирамиды.

Для построения изображения правильной пирамиды, вписанной в конус:

— строят изображение основания пирамиды — правильного многоугольника, вписанного в основание конуса;

— соединяют отрезками прямых вершину конуса с вершинами построенного многоугольника;

— выделяют видимые и невидимые (штрихами) линии изображаемых фигур.

На рисунках 179—182 изображена вписанная в конус пирамида, в основаниях которой лежит:

— прямоугольный треугольник (см. рис. 179);

Видео:Все про прямоугольный треугольник. Решаем задачи | Математика | TutorOnlineСкачать

Конус получен вращением прямоугольного треугольника вокруг одного из катетов. боковая поверхнос ть -тело, ограниченное конической поверхностью и кругом. — презентация

Презентация была опубликована 9 лет назад пользователемart.ioso.ru

Презентация на тему: » Конус получен вращением прямоугольного треугольника вокруг одного из катетов. боковая поверхнос ть -тело, ограниченное конической поверхностью и кругом.» — Транскрипт:

2 Конус получен вращением прямоугольного треугольника вокруг одного из катетов. боковая поверхнос ть -тело, ограниченное конической поверхностью и кругом. Коническая поверхность – поверхность, образованная отрезками, соединяющими т. P с каждой точкой окружности. Образующи е основание конуса ось конуса вершина конуса — это отрезки, которыми образована коническая поверхность — это коническая поверхность конуса — основанием является круг. является его высотой К О Н У СК О Н У С

3 За площадь боковой поверхности конуса принимается площадь её развертки. S бок = (πl 2 /360)*α S бок = π*r*l S кон =πr(l+ r) Площадь боковой поверхности конуса равна произведению половины длины окружности основания на высоту. полной поверхности Площадью полной поверхности конуса называется сумма площадей боковой поверхности и основания: S кон =πr(l+r)

4 Сечение плоскостью, параллельной оси Сечение плоскостью, параллельной основанию Сечение – круг с центром в т. О 1 Осевое сечение А B P APB AP=PB AB=d (Плоскость сечения проходит через ось конуса)

5 Площадь боковой поверхности усеченного конуса равна произведению полусуммы длин окружностей оснований на образующую. S бок = π(r+r 1 )l Может быть получен вращением прямоугольной трапеции вокруг её боковой стороны, перпендикулярной к основаниям.

6 O1O1 M1M1 A A1A1 M r O L L1L1 α β образующие Образование цилиндрической поверхности. Рассмотрим две параллельные плоскости α и β и окр. L с центром О радиуса r, расположенную в пл. α. Через каждую точку окружности L проведём прямую, перпендикулярную к пл. α. Отрезки этих прямых, заключённые между плоскостями, образуют цилиндрическую поверхность. Отрезки АА 1, ММ 1 называются образующими цилиндрической поверхности. Тело, ограниченное цилиндрической поверхностью и двумя кругами с границами L и L 1, называется ЦИЛИНДРОМ. боковой поверхностью цилиндра основаниями цилиндра образующими цилиндра осью цилиндра Цилиндрическая поверхность называется боковой поверхностью цилиндра, а круги — основаниями цилиндра. Образующими цилиндрической поверхности называются образующими цилиндра, прямая ОО 1 – осью цилиндра. Цилиндр может быть получен вращением прямоугольника вокруг одной из его сторон.

7 За площадь боковой поверхности цилиндра принимают площадь её развертки Площадь боковой поверхности цилиндра равна произведению длины окружности основания на высоту цилиндра. Площадью полной поверхности цилиндра называется сумма площадей боковой поверхности и двух оснований. П Л О Щ А Д Ь П О В Е Р Х Н О С Т И Ц И Л И Н Д Р А S бок =2πrh Sцил=2 πr(r+h)

8 С Е Ч Е Н И Я Ц И Л И Н Д Р А Осевое Секущая плоскость проходит через ось цилиндра, в сечении прямоугольник Сечение плоскостью, перпендикулярной к оси, в сечении круг.

9 ПРИМЕРЫ ЗАДАЧ С РЕШЕНИЯМИ ПО ТЕМЕ « СЕЧЕНИЕ КОНУСА И ЦИЛИНДРА » Задача 1. Высота цилиндра равна 12см, а радиус основания равен 10 см. Цилиндр пересечён плоскостью, параллельной оси, так, что в сечении получился квадрат. Найти расстояние от оси цилиндра до секущей плоскости. Решение: По условию задачи r=10, а h=12. Для нахождения расстояния от оси до плоскости сечения нужно найти величину расстояния ОН. Отрезок ОН перпендикулярен к стороне квадрата АВ, которая равна12см. ОА и ОВ равны радиусу основания r=10см. Δ ОАВ равнобедренный, ОН делит сторону АВ пополам. Таким образом, задача сводится к нахождению катета в прямоугольном треугольнике ОНА, который будет равен, по теореме Пифагора, квадратному корню из ( )=8. О А В С D Н Задача 2. Площадь осевого сечения конуса равна 0,6 см 2. Высота конуса равна 1,2 см. Вычислите площадь полной поверхности конуса. Решение: Формула нахождения площади полной поверхности конуса равна Sкон=πr(l+r) (1). В осевом сечении конуса получается треугольник, у которого основание равно 2r, высота h=1,2см и площадь S=0,6 см 2. Из формулы площади треугольника S=1/2*2r*h (2r-основание треугольника) находим r=0,5. Зная катет треугольника АВО, равный r, и гипотенузу, равную h, можем найти второй катет, равный l. По теореме Пифагора он равен корню квадратному из (1,2 2 +0,5 2 )=1,3. Теперь, зная все составляющие величины формулы (1), подставив, получаем S= π*05*(1,3+0,5)=0,9 π. l А В Оr

10 А эти задачки попробуй решить сам Задача 3. Высота цилиндра на 12см больше его радиуса, а площадь полной поверхности равна 288 π см 2. Найдите радиус основания и высоту цилиндра. Возможно, этот чертёж поможет тебе при решении. Задача 4. Осевое сечение конуса — правильный треугольник со стороной 2r. Найдите площадь сечения, проведённого через две образующих конуса, угол между которыми равен: а) 30 о, б) 45 о, в) 60 о. Посмотри на рисунок, и он поможет тебе решить задачу. l А В Оr 2r2r С И последняя Задача 4. Найдите образующую усечённого конуса, если радиусы оснований равны 3см и 6 см, а высота равна 4см. Чертёж усечённого конуса, приведённый здесь, наведёт тебя на правильные мысли. Удачи!