Об'єми тіл обертання — ключовий розділ стереометрії, що вивчає кількісні характеристики фігур, утворених обертанням плоских геометричних фігур навколо осі. Розуміння цих формул є критично важливим для розв'язання прикладних задач: від розрахунку об'єму рідини в ємностях до визначення маси промислових деталей.
На цій сторінці представлено систематизований виклад теорії та практикум із детальним розбором тестових завдань. Ми розглянемо взаємозв'язок між лінійними розмірами циліндра, конуса та кулі, навчимося працювати з розгортками та знаходити об'єми складних тіл, утворених обертанням трикутників і квадратів.
- Об'єм циліндра дорівнює добутку площі основи на висоту V = Sосн · H. Так як основою циліндра є круг, площа якого S = πR², то маємо ще одну формулу V = πR²H
- Об'єм конуса дорівнює третині добутку площі основи на висоту V = \frac{1}{3}Sосн · H. Так як основою конуса є круг, площа якого S = πR², то маємо ще одну формулу V = \frac{1}{3}πR²H
- Об'єм кулі обчислюється за формулою V = \frac{4}{3}πR³
За малюнком радіус основи циліндра R = 3 см, а висота H = 5 см. Sосн = πR² = π ⋅ 3² = 9π см². Об'єм циліндра можна знайти за формулою V = Sосн H = 9π ⋅ 5 = 45π см³.
Sосн = πR² = π ⋅ 3² = 9π см². Об'єм циліндра можна знайти за формулою V = Sосн H. Тоді
72π = 9π ⋅ H
H = 72π : (9π)
H = 8 см
Об'єм циліндра можна знайти за формулою V = Sосн H. Тоді V = S ⋅ H, звідси H = \frac{V}{S}
З умови маємо Rк = Rц, Hк = Hц:2. Оскільки для конуса і циліндра Sосн = πR², а Rк = Rц, то Sосн. ц = Sосн. к. Так як Vц = Sосн.ц Hц, то 48 = Sосн.ц Hц, звідки Hц = 48:Sосн.ц. Hк = Hц:2 = 48:Sосн.ц:2 = 24:Sосн.ц. Vк = \frac{1}{3} Sосн. кHк = \frac{1}{3} Sосн. ц · 24:Sосн.ц = 24:3 = 8см³
При обертанні куба навколо ребра утворюється циліндр, радіус основи якого дорівнює діагоналі основи куба a√2, а висота а. Sосн = πR² = π ⋅ (a √2)² = 2a²π см². Об'єм циліндра V = Sосн H = 2a²π ⋅ a = 2πa³ см³.
Об'єм конуса дорівнює третині добутку площі основи на висоту. V = \frac{Sh}{3}
Радіус основи конуса дорівнює R = d:2 = 2:2 = 1 см. Об'єм конуса можна знайти за формулою V = πR²H:3. Тоді V = π · 1² · 3:3 = π≈3,14 см³. Маса однієї цукерки становить m = ρV = 3 · 3,14 = 9,42 г. Маса 100 цукерок дорівнює 100 · 9,42 = 942 г. Найближча відповідь 950 г.
Об'єм кулі можна знайти за формулою V = 4πR³:3. Тоді 36π = 4πR³:3. Звідси R³ = 36π:4π · 3 = 27. Тоді R = 3 см і d = 2R = 6 см.
2 прямокутний рівнобедрений трикутник із катетом a обертається навколо прямої, що проходить через катет цього трикутника (рис. 2)
3 прямокутний рівнобедрений трикутник із катетом а обертається навколо прямої, що проходить через вершину гострого кута цього трикутника перпендикулярно до одного з його катетів (рис. 3)
4 круг, радіус якого дорівнює \frac{3}{4}a, обертається навколо прямої, що проходить через центр цього круга (рис. 4)
Б V = \frac{9}{16}πa³
В V = \frac{2}{3}πa³
Г V = πa³
Д V = 2πa³
1) При обертанні квадрата навколо сторони утворюється циліндр, радіус основи і висота якого дорівнює а. Тоді V = πa² · a = πа³.
2) При обертанні прямокутного трикутника навколо катета утворюється конус, радіус основи і висота якого дорівнює а. Тоді V = πa² · a:3 = \frac{1}{3}πа³.
3) При такому обертанні утворюється тіло, яке складається з циліндра, радіус основи і висота якого дорівнює а, з якого вирізали конус з тими ж значеннями радіуса та висоти. Маємо Vц = πa² · a = πа³, Vк = πa² · a:3 = \frac{1}{3}πа³. Тоді об'єм тіла дорівнює Vц-Vк = \frac{2}{3}πа³
4) При обертанні круга навколо свого діаметра утворюється куля. Тоді V = \frac{4}{3}πR³ = \frac{4}{3}\pi(\frac{3}{4}a)^3 = \frac{4}{3}\pi\frac{27}{64}a^3 = \frac{9}{16}πa³.
2 конус, діаметр основи та висота якого дорівнюють а (рис. 2)
3 куля, діаметр якої дорівнює а (рис. 3)
4 правильна трикутна призма, сторона основи та бічне ребро якої дорівнюють відповідно а і \frac{\pi{a}}{2}(рис. 4)
Б \frac{1}{12}πa³
В \frac{1}{4}πa³
Г \frac{\sqrt{3}}{8}πa³
Д \frac{1}{3}πa³
1) Радіус циліндра R = d:2 = a:2. Тоді V = π(a:2)² · a = \frac{1}{4}πa³.
2) Радіус конуса R = d:2 = a:2. Тоді V = π(a:2)² · a:3 = \frac{1}{12}πa³.
3) Радіус кулі R = d:2 = a:2. Тоді V = 4π(a:2)³:3 = \frac{1}{6}πa³.
4) Так як призма правильна, то в основі лежить правильний трикутник і площа основи дорівнює S = \frac{a^2\sqrt{3}}{4}. V = SH = \frac{a^2\sqrt{3}}{4}\cdot\frac{\pi{a}}{2} = \frac{\sqrt{3}}{8}πa³.
2 Висота конуса дорівнює
3 Радіус основи циліндра дорівнює
4 Твірна конуса дорівнює
Б 5 см
В 8 см
Г 12 см
Д 13 см
1) Оскільки для циліндра V = SоснH, то H = V:Sосн = 100π:25π = 4 см.
2) Оскільки для конуса V = SоснH:3, то H = V:Sосн · 3 = 100π:25π · 3 = 12 см.
3) Так як в основі лежить круг, а площа круга S = πR², то πR² = 25π, звідки R = 5 см.
4) Твірна конуса є гіпотенузою прямокутного трикутника, у якого катети - висота і радіус основи конуса. За теоремою Піфагора х² = 12² + 5² = 144 + 25 = 169, звідки твірна дорівнює 13 см.
Так як трикутник рівнобедрений, то висота, проведена до основи, є медіаною. Тоді при обертанні трикутника навколо цієї висоти ми отримаємо конус, діаметр якого дорівнює основі трикутника, а висота конуса дорівнює висоті трикутника, проведеної до основи. Так як діаметр основи конуса 16 см, то його радіус R = d:2 = 16:2 = 8 см. Основою конуса є круг, площа якого обчислюється за формулою Sосн = πR². Маємо Sосн = π · 8² = 64π. Об'єм конуса можна знайти за формулою V = Sосн · H:3. Підставимо відомі значення і отримаємо 320π = 64π · H:3. Звідси H = 320π:64π · 3 = 15 см. Тоді висота трикутника, проведена до його основи також дорівнює 15 см. Маємо прямокутний трикутник, катети якого 15 і 8 см (висота та половина основи трикутника), а гіпотенуза - бічна сторона. За теоремою Піфагора квадрат бічної сторони дорівнює 15² + 8² = 225 + 64 = 289, звідки бічна сторона дорівнює 17 см.
1. Об'єм циліндра дорівнює V = π2² · 3 = 12π
2. Об'єм конуса дорівнює V = π4² · 3:3 = 16π
3. Об'єм півкулі дорівнює V = 4π3³:3:2 = 18π.
Коментарі