Przejdź do treści
0%

Geometria przestrzenna

Proste i płaszczyzny, rzuty, kąty, odległości, wielościany, przekroje, bryły obrotowe, pola i objętości oraz optymalizacja.

Położenie w przestrzeni

Płaszczyzny i proste w przestrzeni

Definicja

Wzajemne położenie

Dwie proste mogą się przecinać, być równoległe albo skośne. Prosta i płaszczyzna mogą mieć jeden punkt wspólny, nie mieć żadnego albo prosta może leżeć w płaszczyźnie.

kπσ
Płaszczyzny π i σ przecinają się wzdłuż prostej k.

Reguła

Wyznaczanie płaszczyzny

Jedną płaszczyznę wyznaczają m.in. trzy punkty niewspółliniowe, prosta i punkt poza nią albo dwie przecinające się proste.

Obraz na rzutni

Rzut równoległy na płaszczyznę

Wszystkie odcinki łączące punkty z ich obrazami są równoległe.

Reguła

Co zachowuje rzut

Rzut równoległy zachowuje współliniowość, równoległość oraz stosunki długości odcinków leżących na jednej prostej. Nie musi zachowywać długości ani kątów.

Kąt prosty w 3D

Prostopadłość prostej i płaszczyzny

k
Obie zaznaczone proste płaszczyzny przechodzą przez spodek prostopadłej k.

Reguła

Kryterium

Jeżeli prosta jest prostopadła do dwóch przecinających się prostych zawartych w płaszczyźnie, jest prostopadła do tej płaszczyzny.

Warto zapamiętać

Odległość punktu od płaszczyzny jest długością odcinka prostopadłego poprowadzonego z punktu do płaszczyzny.

Nachylenie

Kąt między prostą a płaszczyzną

αAHBrzut HBπ
α leży między odcinkiem AB i jego rzutem HB. Odcinek AH jest prostopadły do płaszczyzny.

Reguła

Pracujemy w trójkącie prostokątnym

Jeśli odcinek długości aa jest nachylony do płaszczyzny pod kątem α\alpha, długość jego rzutu wynosi acos⁡αa\cos\alpha, a wysokość asin⁡αa\sin\alpha.

Wielościany

Graniastosłupy — przekątne, pole i objętość

ddₚH
Przekątna podstawy dₚ, wysokość H i przekątna przestrzenna d tworzą trójkąt prostokątny.

Reguła

Podstawowe wzory

V=PpH,Pc=2Pp+PbV=P_pH,\qquad P_c=2P_p+P_b

Dla prostopadłościanu d=a2+b2+c2d=\sqrt{a^2+b^2+c^2}.

Rozwinięcie bryły pomaga zobaczyć wszystkie ściany i bezbłędnie policzyć pole powierzchni.

Wierzchołek nad podstawą

Ostrosłupy — wysokość, pole i objętość

SOMHlr
SO = H, SM = l, OM = r. Punkt M jest środkiem krawędzi podstawy, a r promieniem okręgu wpisanego w podstawę.

Reguła

Objętość i pole

V=13PpH,Pc=Pp+PbV=\frac13P_pH,\qquad P_c=P_p+P_b

W ostrosłupie prawidłowym apotema jest wysokością ściany bocznej.

Cięcie bryły

Przekroje wielościanów

ABCD
Płaszczyzna przecina każdą krawędź boczną w połowie. Przekrój jest prostokątem równoległym do podstaw.

Reguła

Konstrukcja przekroju

  1. zaznacz dane punkty na krawędziach,
  2. na każdej ścianie łącz punkty należące do tej samej płaszczyzny przekroju,
  3. przenoś kierunki równoległe na sąsiednie ściany,
  4. na końcu rozpoznaj wielokąt i oblicz jego miary.

Obrót figury

Walec, stożek i kula

2rH2rHl
Wyróżniono przekroje osiowe: prostokąt o bokach 2r i H oraz trójkąt równoramienny o podstawie 2r i wysokości H.

Reguła

Pola i objętości

Vw=πr2h,Pb=2πrhV_w=\pi r^2h,\quad P_b=2\pi rh
Vs=13πr2h,Pb=πrlV_s=\frac13\pi r^2h,\quad P_b=\pi rl
Vk=43πr3,Psfery=4πr2V_k=\frac43\pi r^3,\quad P_{sfery}=4\pi r^2

Quiz · 10 pytań

Sprawdź zakres podstawowy

1. Ile punktów niewspółliniowych wyznacza dokładnie jedną płaszczyznę?

2. Prosta prostopadła do dwóch przecinających się prostych płaszczyzny jest:

3. Rzut prostokątny odcinka na płaszczyznę może być:

4. Objętość graniastosłupa o polu podstawy Pp i wysokości H to:

5. Objętość ostrosłupa wynosi:

6. Pole powierzchni bocznej walca o promieniu r i wysokości h to:

7. Objętość stożka o promieniu r i wysokości h wynosi:

8. Pole powierzchni kuli o promieniu r wynosi:

9. Przekrój sześcianu płaszczyzną równoległą do ściany jest:

10. Kąt między prostą a płaszczyzną jest kątem między prostą a: