Многогранники. Призма. Паралелепіпед
Призма й паралелепіпед — найпростіші просторові тіла, і водночас саме з них починаються типові задачі НМТ зі стереометрії: об'єм коробки, площа поверхні, діагональ. Формул тут небагато, а плутанина зазвичай виникає в одному місці — між площею поверхні (скільки матеріалу піде на обгортку) та об'ємом (скільки всередину поміститься). Тримай цю різницю в голові, і тема стане механічною.
Многогранники
Многогранник — тіло, обмежене плоскими многокутниками (гранями). Сторони граней — ребра, а їхні кінці — вершини. Для опуклого многогранника виконується теорема Ейлера:
де — кількість вершин, — ребер, — граней.
Перевіримо теорему на кубі: у нього вершин, ребер і граней, отже . ✅ Для чотирикутної піраміди: вершин, ребер, граней — . Формула зручна саме тим, що дозволяє відновити третю величину, коли дві інші відомі.
Опуклий многогранник має вершин і ребер. Скільки в нього граней?
- Записуємо теорему: ;
- підставляємо: ;
- звідси .
Відповідь: граней.
Призма
Призма — многогранник, дві грані якого (основи) — рівні многокутники в паралельних площинах, а решта граней (бічні) — паралелограми. У прямій призмі бічні ребра перпендикулярні до основ, у правильній — основа є правильним многокутником.
Об'єм і бічна поверхня призми:
де — висота, — периметр основи. Повна поверхня — .
Обидві формули легко запам'ятати через розгортку: бічна поверхня прямої призми — це один великий прямокутник, у якого одна сторона дорівнює периметру основи, а друга — висоті. Точно так само влаштована бічна поверхня циліндра, тільки там периметр основи — це довжина кола .
Основа правильної трикутної призми — рівносторонній трикутник зі стороною , висота призми — . Знайдемо об'єм і бічну поверхню.
- Площа основи (рівносторонній трикутник): ;
- об'єм: ;
- периметр основи: ;
- бічна поверхня: .
Відповідь: , .
Паралелепіпед
Паралелепіпед — призма, основа якої паралелограм (усі 6 граней — паралелограми). Найважливіший випадок — прямокутний паралелепіпед із вимірами :
Формула поверхні відображає будову коробки: у неї три пари однакових граней — по дві зі сторонами , і . Звідси подвоєна сума трьох добутків.
Формула діагоналі — це теорема Піфагора, застосована двічі: спершу знаходимо діагональ основи , а потім разом із висотою дістаємо просторову діагональ.
Куб — це прямокутний паралелепіпед із рівними вимірами (): , , діагональ .
Виміри прямокутного паралелепіпеда дорівнюють , і . Знайдемо об'єм, повну поверхню й діагональ.
- Об'єм: ;
- поверхня: ;
- діагональ: .
Відповідь: , , . Трійка дає цілу діагональ — такі «зручні» набори часто беруть для задач НМТ.
Типові помилки
- Плутають об'єм із площею поверхні. Об'єм вимірюється в кубічних одиницях (см³), поверхня — у квадратних (см²). Якщо одиниці не збігаються з питанням задачі, формулу взято не ту.
- Забувають подвоєння у формулі поверхні. Граней шість, а не три.
- Беруть діагональ основи замість просторової. Діагональ грані — це , а діагональ усього паралелепіпеда — .
- Застосовують до похилої призми. Ця формула справедлива для прямої призми, де бічні ребра перпендикулярні до основ.
- Забувають додати дві основи в повній поверхні призми.