Вписанные и описанные многогранники в сферу цилиндр. Презентация по геометрии на тему "Многогранники,вписанные в тела вращения" (11 класс). Открытый урок по геометрии

Определение. Сфера называется вписанной в многогранник , если плоскости всех граней многогранника касаются сферы в тачках, расположенных внутри этих граней. При этом многогранник называется описанным около сферы.

Теорема 1. В произвольный тетраэдр можно вписать сферу (шар).

Множество точек, равноудаленных от боковых граней тетраэдра есть прямая пересечения двух биссекторных плоскостей двугранных углов при двух боковых ребрах. Эту прямую пересечет биссекторная плоскость двугранного угла при основании. Полученная точка равноудалена от всех граней тетраэдра.

В тетраэдре ABCD плоскости CDN и ADM являются биссекторными плоскостями двугранных углов при боковых ребрах CD и AD. Они пересекаются по прямой OD. Плоскость AKC является бисссекторной плоскостью двугранного угла при основании (ребро AC). Эта плоскость пересечет прямую OD в точке S (P – точка пересечения прямых DM и KC, принадлежащая плоскостям AKC и ADM одновременно, следовательно точка S – точка пересечения AP и OD), которая будет являться точкой, равноудаленной от всех граней тетраэдра и, следовательно, будет являться центром сферы, вписанной в тетраэдр ABCD.

Пример 1 . Найти радиус сферы, вписанной в правильный тетраэдр.

Рассмотрим подобные треугольники DPS и DOK (по двум углам: угол D – общий, углы DPS и DOK – прямые).

Тогда PS:KO=DS:DK,

если учесть, что PS=r=SO и DS=DO-SO=DO-r,

, , то .

Ответ: радиус сферы, вписанной в правильный тетраэдр равен

Теорема 2. В правильную пирамиду можно вписать сферу.

Теорема 3. В правильную усеченную пирамиду можно вписать сферу тогда и только тогда, когда ее апофема равна сумме радиусов окружностей, вписанных в ее основания.

Теорема 4. В любую призму можно вписать сферу, если в ее перпендикулярное сечение можно вписать окружность, радиус которой равен половине высоты призмы.

Теорема 5. В правильную призму можно вписать сферу тогда и только тогда, когда высота призмы равна диаметру окружности, вписанной в ее основание.

Сферы, описанные около цилиндра, конуса и

Усеченного конуса.

Определение. Сфера называется описанной около цилиндра или усеченного конуса , если все точки окружностей оснований принадлежат сфере; Сфера называется описанной около конуса , если все точки окружности основания, а также вершина конуса принадлежат сфере.

В этих случаях говорят, что цилиндр, усеченный конус или конус вписан в сферу.

Теорема 1. Около произвольного цилиндра можно описать сферу.

О 1 и О 2 – центры нижнего и верхнего основания соответственно. Прямая О 1 О 2 перпендикулярна плоскостям основания. Проведем плоскость, проходящую через середину образующей цилиндра, перпендикулярно этой образующей. Эта плоскость будет параллельна плоскостям основания и пересекать прямую О 1 О 2 в точке О, которая и будет являться центром сферы, описанной около цилиндра. Расстояние от точки О до всех точек основания будет равным, так как О 1 О 2 является ГМТ, равноудаленных от окружности (прямая, проходящая через центр окружности и перпендикулярна плоскости окружности). Значит точка О является центром сферы с радиусом ОА, описанной около цилиндра.

Теорема 2. Около усеченного конуса можно описать сферу.

О 1 и О 2 – центры нижнего и верхнего основания соответственно. Прямая О 1 О 2 перпендикулярна плоскостям основания. Рассмотрим образующую усеченного конуса АВ. Найдем ГМТ, равноудаленных от тачек А и В. Им будет являть плоскость, проходящая через точку Р – середину АВ и перпендикулярная этой прямой. Эта плоскость пересечет О 1 О 2 в точке О, которая будет равноудалена от точек А и В. Также очевидно, что точка О будет равноудалена от все точек оснований усеченного конуса. Следовательно эта точка О будет являться центром сферы с радиусом ОА, описанной около усеченного конуса.

Теорема 3. Около конуса можно описать сферу.

Аналогично прошлой теореме ОА – высота конуса, которая является ГМТ, равноудаленных от окружности. Рассмотрим образующую АВ и найдем ГМТ, равноудаленных от А и В. Полученная плоскость (по предыдущей задаче) пересечет ОА в точке О 1 , которая будет равноудалена от точек А и В, как и от любых точек основания конуса. Таким образом мы получили, что точка О 1 является центром сферы с радиусом О 1 А, описанной около конуса.

Цель работы состоит в том, чтобы узнать весь теоретический материал по теме «Вписанные и описанные многогранники» и научиться применять его на практике.

Многогранники, вписанные в шар Выпуклый многогранник называется вписанным, если все его вершины лежат на некоторой сфере. Эта сфера называется описанной для данного многогранника. Центр этой сферы является точкой, равноудаленной от вершин многогранника. Она является точкой пересечения плоскостей, каждая из которых проходит через середину ребра многогранника перпендикулярно ему.

Пирамида, вписанная в шар Теорема: Около пирамиды можно описать сферу тогда и только тогда, когда около основания пирамиды можно описать окружность.

Формула для нахождения радиуса описанной сферы Пусть SABC - пирамида с равными боковыми ребрами, h - ее высота, R радиус окружности, описанной около основания. Найдем радиус описанной сферы. Заметим подобие прямоугольных треугольников SKO 1 и SAO. Тогда SO 1/SA = KS/SO; R 1 = KS · SA/SO Но KS = SA/2. Тогда R 1 = SA 2/(2 SO); R 1 = (h 2 +R 2)/(2 h); R 1 = b 2/(2 h), где b - боковое ребро.

Призма, вписанная в шар Теорема: Около призмы можно описать шар только в том случае, если призма является прямой и около ее основания можно описать окружность.

Параллелепипед, вписанный в шар Теорема: Сфера может быть описана около параллелепипеда тогда и только тогда, когда параллелепипед прямоугольный, так как в данном случае он является прямым и около его основания - параллелограмма может быть описана окружность (т. к. основание - прямоугольник).

Конус и цилиндр, вписанные в шар Теорема: Около всякого конуса можно описать сферу. Теорема: Около любого цилиндра можно описать сферу.

Задача 1 Найти радиус шара, описанного правильного тетраэдра с ребром а. около Решение: Предварительно построим на изображении правильного тетраэдра SABC изображение центра описанного шара. Проведем апофемы SD и AD (SD = AD). В равнобедренном треугольнике ASD каждая точка медианы DN равноудалена от концов отрезка AS. Поэтому точка O 1 есть пересечение высоты SO и отрезка DN. Используя формулу из R 1 = b 2/(2 h), получим: SO 1 = SA 2/(2 SO); SO = SO 1 = a 2/(2 a =a =)=a /4. Ответ: SO 1 = a /4.

Задача 2 В правильной четырехугольной пирамиде сторона основания равна а, а плоский угол при вершине равен α. Найти радиус описанного шара. Решение: По формуле R 1=b 2/(2 h) для нахождения радиуса описанного шара найдем SC и SO. SC = a/(2 sin(α/2)); SO 2). (a/(2 sin(α/2))2 – (a /2)2 = =). = a 2/(4 sin 2(α/2)) – 2 a 2/4 = = a 2/(4 sin 2(α/2)) · (1 – 2 sin 2(α/2)) = = a 2/(4 sin 2(α/2)) · cosα R 1 = a 2/(4 sin 2(α/2)) · 1/(2 a Ответ: R 1 = a/(4 sin(α/2) · /(2 sin(α/2))) = a/(4 sin(α/2) ·

Многогранники, описанные около шара Выпуклый многогранник называется описанным, если все его грани касаются некоторой сферы. Эта сфера называется вписанной для данного многогранника. Центром вписанной сферы является точка, равноудаленная от всех граней многогранника.

Положение центра вписанной сферы Понятие биссекторной плоскости двугранного угла. Биссекторной называется плоскость, делящая двугранный угол на два равных двугранных угла. Каждая точка этой плоскости равноудалена от граней двугранного угла. В общем случае центр вписанной в многогранник сферы является точкой пересечения биссекторных плоскостей всех двугранных углов многогранника. Он всегда лежит внутри многогранника.

Пирамида, описанная около шара Шар, называется вписанным в (произвольную) пирамиду, если он касается всех граней пирамиды (как боковых, так и основания). Теорема: Если боковые грани одинаково наклонены к основанию, то в такую пирамиду можно вписать шар. Так как двугранные углы при основании равны, то их половинки тоже равны биссектрисы пересекаются в одной точке на высоте пирамиды. Эта точка принадлежит всем биссекторным плоскостям при основании пирамиды и равноудалена от всех граней пирамиды – центр вписанного шара.

Формула для нахождения радиуса вписанной сферы Пусть SABC - пирамида с равными боковыми ребрами, h - ее высота, r радиус вписанной окружности. Найдем радиус описанной сферы. Пусть SO = h, OH = r, O 1 O = r 1. Тогда по свойству биссектрисы внутреннего угла треугольника O 1 O/OH = O 1 S/SH; r 1/r = (h – r 1)/ ; r 1 · = rh – rr 1; r 1 · (+ r) = rh; r 1 = rh/(+ r). Ответ: r 1 = rh/(+ r).

Призма, описанная около шара Теорема: Сферу можно вписать в призму тогда и только тогда, когда призма прямая и в основание можно вписать окружность, диаметр которой равен высоте призмы.

Параллелепипед и куб, описанные около шара Теорема: В параллелепипед можно вписать сферу тогда и только тогда, когда параллелепипед прямой и его основание ромб, причем высота этого ромба есть диаметр вписанной сферы, который, в свою очередь, равен высоте параллелепипеда. (Из всех параллелограммов только в ромб можно вписать окружность) Теорема: В куб всегда можно вписать сферу. Центр этой сферы точка пересечения диагоналей куба, а радиус равен половине длины ребра куба.

Цилиндр и конус, описанные около шара Теорема: Сферу можно вписать лишь в такой цилиндр, высота которого равна диаметру основания. Теорема: Во всякий конус можно вписать сферу.

Комбинации фигур Вписанная и описанная призмы Призма, вписанная в цилиндр – призма, у которой плоскостями оснований являются плоскости оснований цилиндра, а боковыми ребрами – образующие цилиндра. Касательная плоскость к цилиндру – плоскость, проходящая через образующую цилиндра и перпендикулярная плоскости осевого сечения, содержащей эту образующую. Призма, описанная около цилиндра – призма, у которой плоскостями оснований являются плоскости оснований цилиндра, а боковые грани касаются цилиндра.

Вписанная и описанная пирамиды Пирамида, вписанная в конус – пирамида, основание которой есть многоугольник, вписанный в окружность основания конуса, а вершиной является вершина конуса. Боковые ребра пирамиды, вписанной в конус – образующие конуса. Касательная плоскость к конусу – плоскость, проходящая через образующую и перпендикулярная плоскости осевого сечения, содержащей эту образующую. Пирамида, описанная около конуса – пирамида, у которой основанием служит многоугольник, описанный около основания конуса, а вершина совпадает с вершиной конуса. Плоскости боковых граней описанной пирамиды – касательные плоскости конуса.

Другие виды конфигураций Цилиндр вписан в пирамиду, если окружность одного его основания касается всех боковых граней пирамиды, а другое его основание лежит на основании пирамиды. Конус вписан в призму, если его вершина лежит на верхнем основании призмы, а его основание – круг, вписанный в многоугольник – нижнее основание призмы. Призма вписана в конус, если все вершины верхнего основания призмы лежат на боковой поверхности конуса, а нижнее основание призмы лежит на основании конуса.

Задача 1 В правильной четырехугольной пирамиде сторона основания равна а, а плоский угол при вершине равен α. Найдите радиус вписанного в пирамиду шара. Решение: Выразим стороны ∆SOK через а и α. OK = a/2. SK = KC · ctg(α/2); SK = (a · ctg(α/2))/2. SO = = (a/2) Использую формулу r 1 = rh/(+ r), найдем радиус вписанного шара: r 1 = OK · SO/(SK + OK); r 1 = (a/2) · (a/2) /((a/2) · ctg(α/2) + (a/2)) = = (a/2) /(ctg(α/2) + 1) = (a/2) Ответ: r 1 = (a/2) =

Вывод Тема «Многогранники» изучается учениками в 10 и 11 классах, но в учебной программе очень мало материала на тему «Вписанные и описанные многогранники» , хотя она вызывает очень большой интерес у учащихся, так как изучение свойств многогранников способствует развитию абстрактного и логического мышления, что впоследствии пригодится нам в учебе, работе, жизни. Работая над данным рефератом, мы изучили весь теоретический материал на тему «Вписанные и описанные многогранники» , рассмотрели возможные комбинации фигур и научились применять весь изученный материал на практике. Задачи на комбинацию тел – наиболее трудный вопрос курса стереометрии 11 класса. Но теперь мы с уверенностью можем сказать, что у нас не возникнет проблем при решении подобных задач, так как в ходе нашей исследовательской работы мы установили и доказали свойства вписанных и описанных многогранников. Очень часто у учащихся возникают трудности при построении чертежа к задаче на данную тему. Но, узнав, что для решения задач на комбинацию шара с многогранником изображение шара бывает излишним и достаточно указать его центр и радиус, мы можем быть уверены, что данных трудностей у нас не возникнет. Благодаря данному реферату мы смогли разобраться в этой трудной, но очень увлекательной теме. Мы надеемся, что теперь у нас не возникнет трудностей применении изученного материала на практике.

«Объём шара» - Объем параболического сегмента. Найдите объем шара, вписанного в правильный тетраэдр с ребром 1. В конус, радиус основания которого равен 1, а образующая равна 2, вписан шар. Сечение шара плоскостью, отстоящей от центра шара на расстоянии 8 см, имеет радиус 6 см. Объем шарового сегмента высоты h, отсекаемого от шара радиуса R, выражается формулой.

«Окружность круг сфера шар» - Колесо. Ребята, вы все сейчас становитесь членами вычислительного центра. По аналогии с окружностью объясните, что такое: а)радиус; б)хорда; в)диаметр сферы. Найдите площадь поверхности шара радиусом 3м. Диаметр. Центр шара (сферы). Шар и сфера. Шар. Вспомните, как определяется окружность. Попробуйте дать определение сферы, используя понятия расстояния между точками.

«Правильные многогранники» - Сумма плоских углов икосаэдра при каждой вершине равна 300?. Правильные многогранники – самые «выгодные» фигуры. Сумма плоских углов куба при каждой вершине равна 270?. Правильный октаэдр. Икосаэдро-додекаэдровая структура Земли. Куб – самая устойчивая из фигур. Правильный додекаэдр. Правильные выпуклые многогранники.

«Шар» - Исследовательская деятельность во внеурочное время. Задача №1. Конус. Повторение теоретических положений. В правильную четырехугольную пирамиду вписан шар. Поверхность шара называется сферой. Пирамида. В своей работе мы: Исследова-тельская практика, процесс работы над темой. Работа в кружках, на факульта-тивах.

«Вписанная и описанная окружность» - АРХИМЕД (287-212 ДО Н.Э.) – древнегреческий математик и механик. Описанная и вписанная окружности. Мы можем ответить на проблемные вопросы. Круг. При увеличении числа сторон правильного многоугольника угол многоугольника увеличивается. Древние математики не владели понятиями математического анализа.

«Сфера и шар» - Сечение, проходящее через центр шара, - большой круг. (диаметральное сечение). Астрономические наблюдения над небесным сводом неизменно вызывали образ сферы. Сфера всегда широко применялось в различных областях науки и техники. Касательная плоскость к сфере. Общие понятия. На поверхности шара даны три точки.

Многогранники, вписанные в шар Выпуклый многогранник называется вписанным, если все его вершины лежат на некоторой сфере. Эта сфера называется описанной для данного многогранника. Центр этой сферы является точкой, равноудаленной от вершин многогранника. Она является точкой пересечения плоскостей, каждая из которых проходит через середину ребра многогранника перпендикулярно ему.

Формула для нахождения радиуса описанной сферы Пусть SABC - пирамида с равными боковыми ребрами, h - ее высота, R - радиус окружности, описанной около основания. Найдем радиус описанной сферы. Заметим подобие прямоугольных треугольников SKO1 и SAO. Тогда SO 1 /SA = KS/SO; R 1 = KS · SA/SO Но KS = SA/2. Тогда R 1 = SA 2 /(2SO); R 1 = (h 2 +R 2)/(2h); R 1 = b 2 /(2h), где b - боковое ребро.

Параллелепипед, вписанный в шар Теорема: Сфера может быть описана около параллелепипеда тогда и только тогда, когда параллелепипед прямоугольный, так как в данном случае он является прямым и около его основания - параллелограмма - может быть описана окружность (т. к. основание - прямоугольник).

Задача 1 Найти радиус шара, описанного около правильного тетраэдра с ребром а. Решение: SO 1 = SA 2 /(2SO); SO = = = a SO 1 = a 2 /(2 a) = a /4. Ответ:SO 1 = a /4. Предварительно построим на изображении правильного тетраэдра SABC изображение центра описанного шара. Проведем апофемы SD и AD (SD = AD). В равнобедренном треугольнике ASD каждая точка медианы DN равноудалена от концов отрезка AS. Поэтому точка O 1 есть пересечение высоты SO и отрезка DN. Используя формулу из R 1 = b 2 /(2h), получим:

Задача 2 Решение: По формуле R 1 =b 2 /(2h) для нахождения радиуса описанного шара найдем SC и SO. SC = a/(2sin(α /2)); SO 2 = (a/(2sin(α /2)) 2 – (a /2)2 = = a 2 /(4sin 2 (α /2)) – 2a 2 /4 = = a 2 /(4sin 2 (α /2)) · (1 – 2sin 2 (α /2)) = = a 2 /(4sin 2 (α /2)) · cos α В правильной четырехугольной пирамиде сторона основания равна а, а плоский угол при вершине равен α. Найти радиус описанного шара. R 1 = a 2 /(4sin 2 (α /2)) · 1/(2a/(2sin(α /2))) =a/(4sin(α /2) ·). Ответ: R 1 = a/(4sin(α /2) ·).

Многогранники, описанные около шара Выпуклый многогранник называется описанным, если все его грани касаются некоторой сферы. Эта сфера называется вписанной для данного многогранника. Центром вписанной сферы является точка, равноудаленная от всех граней многогранника.

Положение центра вписанной сферы Понятие биссекторной плоскости двугранного угла. Биссекторной называется плоскость, делящая двугранный угол на два равных двугранных угла. Каждая точка этой плоскости равноудалена от граней двугранного угла. В общем случае центр вписанной в многогранник сферы является точкой пересечения биссекторных плоскостей всех двугранных углов многогранника. Он всегда лежит внутри многогранника.

Пирамида, описанная около шара Шар, называется вписанным в (произвольную) пирамиду, если он касается всех граней пирамиды (как боковых, так и основания). Теорема: Если боковые грани одинаково наклонены к основанию, то в такую пирамиду можно вписать шар. Так как двугранные углы при основании равны, то их половинки тоже равны биссектрисы пересекаются в одной точке на высоте пирамиды. Эта точка принадлежит всем биссекторным плоскостям при основании пирамиды и равноудалена от всех граней пирамиды – центр вписанного шара.

Формула для нахождения радиуса вписанной сферы Пусть SABC - пирамида с равными боковыми ребрами, h - ее высота, r - радиус вписанной окружности. Найдем радиус описанной сферы. Пусть SO = h, OH = r, O 1 O = r 1. Тогда по свойству биссектрисы внутреннего угла треугольника O 1 O/OH = O 1 S/SH; r 1 /r = (h – r 1)/ ; r 1 · = rh – rr 1 ; r 1 · (+ r) = rh; r 1 = rh/(+ r). Ответ: r 1 = rh/(+ r).

Параллелепипед и куб, описанные около шара Теорема: В параллелепипед можно вписать сферу тогда и только тогда, когда параллелепипед прямой и его основание - ромб, причем высота этого ромба есть диаметр вписанной сферы, который, в свою очередь, равен высоте параллелепипеда. (Из всех параллелограммов только в ромб можно вписать окружность) Теорема: В куб всегда можно вписать сферу. Центр этой сферы - точка пересечения диагоналей куба, а радиус равен половине длины ребра куба.

Комбинации фигур Вписанная и описанная призмы Призма, описанная около цилиндра – призма, у которой плоскостями оснований являются плоскости оснований цилиндра, а боковые грани касаются цилиндра. Призма, вписанная в цилиндр – призма, у которой плоскостями оснований являются плоскости оснований цилиндра, а боковыми ребрами – образующие цилиндра. Касательная плоскость к цилиндру – плоскость, проходящая через образующую цилиндра и перпендикулярная плоскости осевого сечения, содержащей эту образующую.

Вписанная и описанная пирамиды Пирамида, вписанная в конус – пирамида, основание которой есть многоугольник, вписанный в окружность основания конуса, а вершиной является вершина конуса. Боковые ребра пирамиды, вписанной в конус – образующие конуса. Пирамида, описанная около конуса – пирамида, у которой основанием служит многоугольник, описанный около основания конуса, а вершина совпадает с вершиной конуса. Плоскости боковых граней описанной пирамиды – касательные плоскости конуса. Касательная плоскость к конусу – плоскость, проходящая через образующую и перпендикулярная плоскости осевого сечения, содержащей эту образующую.

Другие виды конфигураций Цилиндр вписан в пирамиду, если окружность одного его основания касается всех боковых граней пирамиды, а другое его основание лежит на основании пирамиды. Конус вписан в призму, если его вершина лежит на верхнем основании призмы, а его основание – круг, вписанный в многоугольник – нижнее основание призмы. Призма вписана в конус, если все вершины верхнего основания призмы лежат на боковой поверхности конуса, а нижнее основание призмы лежит на основании конуса.

Задача 1 В правильной четырехугольной пирамиде сторона основания равна а, а плоский угол при вершине равен α. Найдите радиус вписанного в пирамиду шара. Решение: Выразим стороны SOK через а и α. OK = a/2. SK = KC · ctg(α /2); SK = (a · ctg(α /2))/2. SO = = (a/2) Использую формулу r 1 = rh/(+ r), найдем радиус вписанного шара: r 1 = OK · SO/(SK + OK); r 1 = (a/2) · (a/2) /((a/2) · ctg(α /2) + (a/2)) = = (a/2) /(ctg(α /2) + 1) = (a/2)= = (a/2) Ответ: r 1 = (a/2)

Вывод Тема «Многогранники» изучается учениками в 10 и 11 классах, но в учебной программе очень мало материала на тему «Вписанные и описанные многогранники», хотя она вызывает очень большой интерес у учащихся, так как изучение свойств многогранников способствует развитию абстрактного и логического мышления, что впоследствии пригодится нам в учебе, работе, жизни. Работая над данным рефератом, мы изучили весь теоретический материал на тему «Вписанные и описанные многогранники», рассмотрели возможные комбинации фигур и научились применять весь изученный материал на практике. Задачи на комбинацию тел – наиболее трудный вопрос курса стереометрии 11 класса. Но теперь мы с уверенностью можем сказать, что у нас не возникнет проблем при решении подобных задач, так как в ходе нашей исследовательской работы мы установили и доказали свойства вписанных и описанных многогранников. Очень часто у учащихся возникают трудности при построении чертежа к задаче на данную тему. Но, узнав, что для решения задач на комбинацию шара с многогранником изображение шара бывает излишним и достаточно указать его центр и радиус, мы можем быть уверены, что данных трудностей у нас не возникнет. Благодаря данному реферату мы смогли разобраться в этой трудной, но очень увлекательной теме. Мы надеемся, что теперь у нас не возникнет трудностей при применении изученного материала на практике.

Многогранник называется вписанным в сферу, если все его вершины принадлежат этой сфере. Сама сфера при этом называется описанной около многогранника.

Теорема. Около пирамиды можно описать сферу тогда и только тогда, когда около основания этой пирамиды можно описать окружность.

Многогранники, вписанные в сферу

Теорема. Около призмы можно описать сферу тогда и только тогда, когда около основания этой призмы можно описать окружность. Ее центром будет точка O , являющаяся серединой отрезка, соединяющего центры окружностей, описанных около оснований призмы. Радиус сферы R вычисляется по формуле

где h – высота призмы, r – радиус окружности, описанной около основания призмы.

В режиме слайдов ответы и решения появляются после кликанья мышкой

Упражнение 1

Можно ли описать сферу около прямоугольного параллелепипеда?

Ответ: Да. Ее центром является точка пересечения диагоналей, а радиус равен половине диагонали параллелепипеда

Упражнение 2

Можно ли описать сферу около наклонного параллелепипеда, все грани которого ромбы?

Ответ: Нет.

Упражнение 3

Можно ли описать сферу около наклонной призмы?

Ответ: Нет.

Упражнение 4

Может ли центр сферы, описанной около призмы, находится вне призмы?

Ответ: Да, если в основании призмы – тупоугольный треугольник.

Упражнение 5

Может ли центр сферы, описанной около пирамиды, находится вне этой пирамиды?

Ответ: Да.

Сфера, описанная около куба

В режиме слайдов ответы и решения появляются после кликанья мышкой

Упражнение 1

Найдите радиус сферы, описанной около единичного куба.

Упражнение 2

Найдите ребро куба, вписанного в единичную сферу.

Упражнение 3

Найдите радиус сферы, описанной около прямоугольного параллелепипеда, ребра которого, выходящие из одной вершины, равны 1, 2, 3.

Упражнение 4

Два ребра прямоугольного параллелепипеда, выходящие из одной вершины, равны 1 и 2. Радиус описанной сферы равен 1,5 . Найдите третье ребро, выходящее из той же вершины параллелепипеда.

Сфера, описанная около тетраэдра

В режиме слайдов ответы и решения появляются после кликанья мышкой

Упражнение 1

Найдите радиус сферы, описанной около единичного тетраэдра.

Решение. В тетраэдре SABC имеем:

BE = SE =

В прямоугольном треугольнике OBE имеем:

R , находим

Упражнение 2

Найдите ребро правильного тетраэдра, вписанного в единичную сферу.

Упражнение 3

Основанием пирамиды служит правильный треугольник, сторона которого равна 3. Одно из боковых ребер равно 2 и перпендикулярно плоскости основания. Найдите радиус описанной сферы.

Решение. Пусть O – центр описанной сферы, Q – центр окружности, описанной около основания, E – середина SC . Четырехугольник CEOQ – прямоугольник, в котором CE = 1, CQ = Следовательно, R=OC= 2.

Ответ: R = 2.

Упражнение 4

На рисунке изображена пирамида SABC , для которой ребро SC равно 2 и перпендикулярно плоскости основания ABC , угол ACB равен 90 о, AC = BC = 1 . Постройте центр сферы, описанной около этой пирамиды и найдите ее радиус.

Решение. Через середину D ребра AB проведем прямую, параллельную SC . Через середину E ребра SC проведем прямую параллельную CD . Их точка пересечения O будет искомым центром описанной сферы. В прямоугольном треугольнике OCD имеем:

OD = CD = По теореме

Пифагора, находим

Упражнение 5

Найдите радиус сферы, описанной около правильной треугольной пирамиды, боковые ребра которой равны 1, и плоские углы при вершине равны 90 о.

Решение. В тетраэдре SABC имеем:

AB = AE = SE =

В прямоугольном треугольнике OAE имеем:

Решая это уравнение относительно R , находим

Сфера, описанная около треугольной призмы

В режиме слайдов ответы и решения появляются после кликанья мышкой

Упражнение 1

Найдите радиус сферы, описанной около правильной призмы, все ребра которой равны 1.

Решение. Имеем:

AA 1 = 1, AD = OD =

Следовательно, R = AO =

Упражнение 2

Около правильной треугольной призмы, сторона основания которой равна 1, описана сфера радиуса 2. Найдите высоту призмы.

Решение. Имеем: AO = 2, OD =

Следовательно, h = AA 1 = 2 AO =

Упражнение 3

Около правильной треугольной призмы, высота которой равна 1, описана сфера радиуса 1. Найдите сторону основания призмы.

Решение. Имеем: AO = 1 , OD =

Следовательно, AD =

Значит, AB =

Упражнение 4

Найдите радиус сферы, описанной около прямой треугольной призмы, в основании которой прямоугольный треугольник с катетами, равными 1, и высота призмы равна 2.

Решение. Радиус сферы равен половине диагонали A 1 C прямоугольника ACC 1 A 1 .

Имеем: AA 1 = 2, AC =

Следовательно, R =

Сфера, описанная около правильной шестиугольной призмы

В режиме слайдов ответы и решения появляются после кликанья мышкой

Упражнение

Найдите радиус сферы, описанной около правильной шестиугольной призмы, все ребра которой равны 1.

Решение. Имеем AG = 1, OG =

Следовательно, R=AO=

Сфера, описанная около правильной четырехугольной пирамиды

В режиме слайдов ответы и решения появляются после кликанья мышкой

Упражнение

Найдите радиус сферы, описанной около правильной четырехугольной пирамиды, все ребра которой равны 1.

Сфера, описанная около правильной шестиугольной пирамиды

В режиме слайдов ответы и решения появляются после кликанья мышкой

Упражнение

Найдите радиус сферы, описанной около правильной 6-угольной пирамиды, ребра основания которой равны 1, а боковые ребра - 2.

Решение. Треугольник SAD – равносторонний со стороной 2. Радиус R описанной сферы равен радиусу окружности, описанной около треугольника SAD . Следовательно,

Сфера, описанная около октаэдра

В режиме слайдов ответы и решения появляются после кликанья мышкой

Упражнение

Найдите радиус сферы, описанной около единичного октаэдра.

Решение. Радиус R описанной сферы равен половине диагонали квадрата ABCD со стороной 1. Следовательно,

Сфера, описанная около икосаэдра

В режиме слайдов ответы и решения появляются после кликанья мышкой

Упражнение

Найдите радиус сферы, описанной около единичного икосаэдра.

Решение. В прямоугольнике ABCD AB = CD = 1, BC и AD – диагонали правильных пятиугольников со сторонами 1. Следовательно,

BC = AD =

По теореме Пифагора AC =

Искомый радиус равен половине этой диагонали, т.е.

Упражнение

Найдите радиус сферы, описанной около единичного додекаэдра.

Решение. ABCDE – правильный пятиугольник со стороной

В прямоугольнике ACGF AF = CG = 1, AC и FG – диагонали пятиугольника ABCDE и, следовательно, AC = FG =

По теореме Пифагора

FC = Искомый радиус

равен половине этой диагонали, т.е.

Упражнение

На рисунке изображен усеченный тетраэдр, получаемый отсечением от углов правильного тетраэдра треугольных пирамид, гранями которого являются правильные шестиугольники и треугольники. Найдите радиус сферы, описанной около усеченного тетраэдра, ребра которого равны 1.

Упражнение

На рисунке изображен усеченный куб, получаемый отсечением от углов куба треугольных пирамид, гранями которого являются правильные восьмиугольники и треугольники. Найдите радиус сферы, описанной около усеченного куба, ребра которого равны 1.

Упражнение

На рисунке изображен усеченный октаэдр, получаемый отсечением от углов октаэдра треугольных пирамид, гранями которого являются правильные шестиугольники и треугольники. Найдите радиус сферы, описанной около усеченного октаэдра, ребра которого равны 1.

Упражнение

На рисунке изображен усеченный икосаэдр, получаемый отсечением от углов икосаэдра пятиугольных пирамид, гранями которого являются правильные шестиугольники и пятиугольники. Найдите радиус сферы, описанной около усеченного икосаэдра, ребра которого равны 1.

Упражнение

На рисунке изображен усеченный додекаэдр, получаемый отсечением от углов додекаэдра треугольных пирамид, гранями которого являются правильные десятиугольники и треугольники. Найдите радиус сферы, описанной около усеченного додекаэдра, ребра которого равны 1.

Упражнение

Найдите радиус сферы, описанной около единичного кубооктаэдра

Решение. Напомним, что кубооктаэдр получается из куба отсечением правильных треугольных пирамид с вершинами в вершинах куба и боковыми ребрами, равными половине ребра куба. Если ребро октаэдра равно 1, то ребро соответствующего куба равно Радиус описанной сферы равен расстоянию от центра куба до середины его ребра, т.е. равен 1.

Ответ: R = 1.