5.4.1 Mnohostěny. Předpoklady:



Podobné dokumenty
Tělesa Geometrické těleso je prostorový omezený geometrický útvar. Jeho hranicí neboli povrchem je uzavřená plocha. Geometrická tělesa dělíme na

Digitální učební materiál

Geometrické těleso je prostorově omezený geometrický útvar. Jeho hranicí, povrchem, je uzavřená plocha.

Pojmy: stěny, podstavy, vrcholy, podstavné hrany, boční hrany (celkem hran ),

Otázky z kapitoly Stereometrie

Golayův kód 23,12,7 -kód G 23. rozšířený Golayův kód 24,12,8 -kód G 24. ternární Golayův kód 11,6,5 -kód G 11

C. METRICKÉ VLASTNOSTI ÚTVARŮ V PROSTORU

Platónská tělesa. Hana Amlerová, 2010

Rovinné grafy. In: Bohdan Zelinka (author): Rovinné grafy. (Czech). Praha: Mladá fronta, pp

3. Středoškolská stereometrie v anaglyfech

5.1.1 Úvod do stereometrie

Metrické vlastnosti v prostoru

Cvičení podporující prostorovou představivost. Josef Molnár Podpořit prostorovou představivost pomocí cvičení různé úrovně.

GYMNÁZIUM CHEB SEMINÁRNÍ PRÁCE

STEREOMETRIE ZÁKLADNÍ POJMY, METRICKÉ VLASTNOSTI, ODCHYLKY, VZDÁLENOSTI. STEREOMETRIE geometrie v prostoru

ROČNÍKOVÁ PRÁCE PRAVIDELNÝ DVACETISTĚN

Geometrické vidění světa KMA/GVS ak. rok 2013/2014 letní semestr

ANOTACE nově vytvořených/inovovaných materiálů

GEOMETRICKÁ TĚLESA. Mnohostěny

SESTAVENÍ MODELU GEOMETRICKÉHO TĚLESA origami

U3V Matematika Semestr 1

Vypočítejte délku tělesové úhlopříčky krychle o hraně délky a cm.

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora. volné rovnoběžné promítání průmětna

1.1 Základní pojmy prostorové geometrie. Předmětem studia prostorové geometrie je prostor, jehož prvky jsou body. Další

Elementární plochy-základní pojmy

8. Stereometrie 1 bod

METODICKÁ PŘÍRUČKA PROJEKTU PLATÓNSKÁ TĚLESA ZÁKLADNÍ ŠKOLA KLADNO MOSKEVSKÁ 2929

STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA STROJÍRENSKÁ a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky, Kolín IV, Heverova 191. Obor M/01 STROJÍRENSTVÍ

Je-li dána hranolová nebo jehlanová plocha s podstavou v rovině σ a rovina řezu ρ:

ICT podporuje moderní způsoby výuky CZ.1.07/1.5.00/ Matematika - stereometrie. Mgr. Hedvika Novotná

Euklidovský prostor Stručnější verze

Pravoúhlá axonometrie - řezy hranatých těles

STEREOMETRIE. Tělesa. Značení: body A, B, C,... přímky p, q, r,... roviny ρ, σ, τ,...

Povrchy, objemy. Krychle = = = + =2 = 2 = 2 = 2 = 2 =( 2) + = ( 2) + = 2+ =3 = 3 = 3 = 3 = 3

Text pro učitele Geometrické modelování Pořadí zařazení námětu: 3. Jak lze v geometrii uplatnit modelínu a špejle

SBÍRKA ÚLOH STEREOMETRIE. Polohové vlastnosti útvarů v prostoru

Stereometrie pro učební obory

5.2.4 Kolmost přímek a rovin II

Pravoúhlá axonometrie - osvětlení těles

Matematika a geometrie

Geometrie. 1 Metrické vlastnosti. Odchylku boční hrany a podstavy. Odchylku boční stěny a podstavy

Střední průmyslová škola sdělovací techniky Panská 3 Praha 1 Jaroslav Reichl, náměty na fyzikální experimenty a matematické hrátky

Mária Sadloňová. Fajn MATIKA. 150 řešených příkladů (vzorek)

Konvexní útvary. Kapitola 4. Opěrné roviny konvexního útvaru v prostoru

4. Vypočítejte objem dané krychle, jestliže víte, že objem krychle s hranou poloviční délky má objem 512 m 3.

PLANIMETRIE, KONSTRUKČNÍ ÚLOHY V ROVINĚ

Úvodní opakování, kladná a záporná čísla, dělitelnost, osová a středová souměrnost

Poznámka: U pravidelných těles lze sestrojit jejich síť i bez jejich zobrazení v Mongeově

Přehled učiva matematiky 7. ročník ZŠ

Trojúhelník a čtyřúhelník výpočet jejich obsahu, konstrukční úlohy

Přijímačky nanečisto

STEREOMETRIE 9*. 10*. 11*. 12*. 13*

STEREOMETRIE INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

Základní škola Moravský Beroun, okres Olomouc

xy (kterou později skryjeme) a bod D, který bude vrcholem mimo základní rovinu. Postup ilustruje obrázek 1.

Šroubovice... 5 Šroubové plochy Stanovte paprsek tak, aby procházel bodem A a po odrazu na rovině ρ procházel bodem

Konstruktivní geometrie Bod Axonometrie. Úloha: V pravoúhlé axonometrii (XY = 10; XZ = 12; YZ = 11) zobrazte bod A[2; 3; 5] a bod V[9; 7.5; 11].

= prostorová geometrie, geometrie v prostoru část M zkoumající vlastnosti prostor. útvarů vychází z tzv. axiómů, využívá věty

Zrcadlení v lineární perspektivě

Pracovní listy MONGEOVO PROMÍTÁNÍ

AXONOMETRIE - 2. část

S T E R E O M E T R I E ( P R O S T O R O V Á G E O M E T R I E ) Z Á K L A D N Í G E O M E T R I C K É Ú T VA R Y A J E J I C H O Z N A

2.1 Zobrazování prostoru do roviny

STEREOMETRIE, TĚLESA INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

Zapíšeme k ( S ; r ) Čteme kružnice k je určena středem S a poloměrem r.

Zadání. stereometrie. 1) Sestrojte řez krychle ABCDEFGH rovinou KS GHM; K AB; BK =3 AK ; M EH; HM =3 EM.

Dvěma různými body prochází právě jedna přímka.

MASARYKOVA UNIVERZITA PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA. DIPLOMOVÁ PRÁCE Úlohy s prostorovými tělesy v Mongeově zobrazovací metodě

Témata ke státní závěrečné zkoušce z matematiky ARITMETIKA

A[ 20, 70, 50] a výška v = 70, volte z V > z S ; R[ 40, 20, 80], Q[60, 70, 10]. α(90, 60, 70).

ROTAČNÍ KVADRIKY. Definice, základní vlastnosti, tečné roviny a řezy, průsečíky přímky s rotační kvadrikou

Žák plní standard v průběhu primy a sekundy, učivo absolutní hodnota v kvartě.

Test žáka. Zdroj testu: Celoplošná zkouška 2. Školní rok 2012/2013 MATEMATIKA. Jméno: Třída: Škola: Termín provedení testu:

Gymnázium Christiana Dopplera, Zborovská 45, Praha 5

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

Univerzita Karlova v Praze. Matematicko-fyzikální fakulta BAKALÁŘSKÁ PRÁCE. Jana Martínková. Mnohostěny a jejich sítě. Katedra didaktiky matematiky

Test žáka. Zdroj testu: Celoplošná zkouška 2. Školní rok 2012/2013 MATEMATIKA. Jméno: Třída: Škola: Termín provedení testu:

5.1.8 Vzájemná poloha rovin

Aplikační úlohy z geometrie

Konstruktivní geometrie PODKLADY PRO PŘEDNÁŠKU

FAKULTA STAVEBNÍ VUT V BRNĚ PŘIJÍMACÍ ŘÍZENÍ PRO AKADEMICKÝ ROK

PRIMA Přirozená čísla Celá čísla Desetinná čísla Číselná osa Pravidla pro násobení a dělení 10, 100, a 0,1, 0,01, 0,001.. Čísla navzájem opačná

Další polohové úlohy

GEOMETRIE. Projekt byl podpořen z Evropského sociálního fondu. Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Test žáka. Zdroj testu: Celoplošná zkouška 2. Školní rok 2012/2013 MATEMATIKA. Jméno: Třída: Škola: Termín provedení testu:

Základní pojmy: Objemy a povrchy těles Vzájemná poloha bodů, přímek a rovin Opakování: Obsahy a obvody rovinných útvarů

Základní geometrické tvary

Řezy těles rovinou II

je-li dáno: a) a = 4,6 cm; α = 28 ; b) b = 8,4 cm; β = 64. Při výpočtu nepoužívejte Pythagorovu větu!

Základní geometrické útvary

TROJÚHELNÍK 180. Definice. C neleží v přímce. Potom trojúhelníkem ABC nazveme průnik polorovin ABC, BCA, Nechť body. Viz příloha: obecny_trojuhelnik

Pátrání po vyšších dimenzích

[obr. 1] Rozbor S 3 S 2 S 1. o 1. o 2 [obr. 2]

Zobrazování těles. problematika geometrického modelování. základní typy modelů. datové reprezentace modelů základní metody geometrického modelování

Zobrazení hranolu. Příklad 5: Sestrojte řez pravidelného šestibokého hranolu s podstavou v půdorysně rovinou ρ. Sestrojte síť seříznuté části.

CVIČNÝ TEST 13. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Zdeňka Strnadová. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 15 IV. Záznamový list 17

Název: Stereometrie řez tělesa rovinou

Přípravný kurz - Matematika

Vzdělávací obsah vyučovacího předmětu

Transkript:

5.4.1 Mnohostěny Předpoklady: Geometrické těleso je prostorově omezený geometrický útvar, jehož hranicí je uzavřená plocha. Hranoly Je dán n-úhelník A... 1A2 A n (řídící n-úhelník) ležící v rovině ρ a přímka s s rovinou ρ různoběžná. Sjednocení všech přímek rovnoběžných s přímkou s a protínajících hranici mnohoúhelníka A... 1A2 A n se nazývá n-boká hranolová plocha. Sjednocení všech přímek rovnoběžných s přímkou s a protínajících mnohoúhelník A A A se nazývá n-boký hranolový prostor. 1 2... n Př. 1: Nakresli do sešitu libovolný čtyřúhelník. Jaký je rozdíl mezi čtyřbokou hranolovou plochou a čtyřbokým hranolovým prostorem s tímto řídícím čtyřúhelníkem? Zkus jeden z těchto útvarů namodelovat. s Hranolová plocha: každým bodem na obvodu mnohoúhelníka vedeme rovnoběžku s přímkou s získáme plochu jdoucí do nekonečna (můžeme ji modelovat přeloženým papírem). s 1

s Hranolová prostor: každým bodem (i vnitřním) mnohoúhelníka vedeme rovnoběžku s přímkou s získáme část prostoru ohraničeného hranolovou plochou. Pedagogická poznámka: Studenti nebývají v řešení předchozího příkladu příliš úspěšní. V takovém případě, že zbytečné příliš dlouho čekat i u následujícího úkolu. S jehlanovou plochou a jehlanovým prostorem pak již problémy nebývají. Hranolová plocha je hranicí hranolového prostoru. Každá přímka (rovina) rovnoběžná s přímkou s se nazývá směrová přímka (rovina) hranolového prostoru. Př. 2: Navrhni, jak definovat pomocí hranolového prostoru hranol. V definici můžeš využít základní geometrické útvary, které jsme definovali v hodině 5108 Vzájemná poloha rovin. Hranol je částí hranolového prostoru potřebujeme z hranolového prostoru získat z obou stran omezenou část hranol je průnik n-bokého hranolového prostoru a vrstvy. N-boký hranol je průnik n-bokého hranolového prostoru a vrstvy, jejíž hraniční roviny nejsou směrové výška hranolu tloušťka vrstvy, podstavy hranolu průniky hraničních rovin vrstvy s hranolovým prostorem, boční stěny stěny hranolu, které nejsou podstavami, plášť hranolu sjednocení všech bočních stěn, 2

vrcholy hranolu vrcholy stěn hranolu, podstavné hrany strany podstav hranolu, boční hrany ostatní hrany, stěnová výška vzdálenost hran v téže boční stěně, tělesové úhlopříčky úsečky, jejichž krajní body jsou vrcholy hranolu a které neleží v téže stěně. Kolmý hranol: boční hrany jsou kolmé na podstavy. Kosý hranol: boční hrany nejsou kolmé na podstavy. Pravidelný n-boký hranol: podstavami jsou pravidelné n-úhelníky. Rovnoběžnostěn: všechny tři dvojice protějších stran jsou rovnoběžné (shodné) rovnoběžníky (a můžeme je pokládat za dvojici podstav). Tělesové úhlopříčky se protínají v jediném bodě a navzájem se půlí. Další speciální typy hranolů: kvádr, krychle, klenec (rovnoběžnostěn ohraničený šesti kosočtverci). Jehlany Je dán n-úhelník A... 1A2 A n (řídící n-úhelník) ležící v rovině ρ a bod V, který v této rovině neleží. Sjednocení všech přímek procházejících bodem V a protínajících hranici mnohoúhelníka A... 1A2 A n se nazývá n-boká jehlanová plocha. Sjednocení všech přímek procházejících bodem V a protínajících mnohoúhelník A A A se nazývá n-boký jehlanový prostor. 1 2... n 3

V Bod V nazýváme vrchol jehlanové plochy. Každá přímka (rovina) procházející vrcholem se nazývá vrcholová přímka (rovina). V Jehlan je průnik n-bokého jehlanového prostoru a vrstvy, jejíž jedna hraniční roviny má s jehlanovým prostorem společný jediný bod vrchol jehlanového prostoru V vrchol V hlavní vrchol jehlanu, výška jehlanu tloušťka vrstvy, podstava jehlanu průnik hraniční roviny vrstvy neprocházející vrcholem s jehlanovým prostorem, boční stěny stěny jehlanu, které obsahují hlavní vrchol (jde o trojúhelníky), plášť jehlanu sjednocení všech bočních stěn, podstavné hrany strany podstav hranolu, boční hrany ostatní hrany, stěnová výška vzdálenost hlavního vrcholu od podstavné hrany v boční stěně. 4

Pravidelný n-boký jehlan: podstavou je pravidelný n-úhelník. Čtyřstěn těleso ohraničené čtyřmi trojúhelníkovými stěnami (trojboký jehlan, když jednu ze stěn zvolíme za podstavu), o těžnice spojnice libovolného vrcholu s těžištěm protější stěny, o těžiště společný bod všech těžnic, společný bod spojnic středů protějších stran, vzdálenost těžiště od vrcholu je rovna třem čtvrtinám délky příslušné těžnice. Pravidelný čtyřstěn stěny jsou shodné rovnoramenné trojúhelníky. Př. 3: Rozhodni, jaká tělesa získáme, když jehlan protneme rovinou rovnoběžnou s rovinou podstavy. Vzniknou dvě tělesa: jehlan, komolý jehlan. V B 4 B 3 B 1 B 2 A 1 A 2 Komolý jehlan: dvě podstavy, kterými jsou dva navzájem podobné mnohoúhelníky, boční stěny jsou lichoběžníky. Mnohostěn (n-stěn) je každé těleso, jehož hranice je sjednocením n mnohoúhelníků (stěn) takových, že strana každého z nich je zároveň stranou sousedního mnohoúhelníku a žádné dva sousední mnohoúhelníky neleží v téže rovině, stěny mnohostěnu mnohoúhelníky tvořící jeho hranici, vrcholy mnohostěnu vrcholy stěn, hrany mnohostěnu strany stěn, stěnová úhlopříčka úsečka spojující dva nesousední vrcholy v téže stěně, tělesová úhlopříčka úsečka, jejíž krajní body jsou vrcholy hranolu a neleží v téže stěně. Př. 4: Jaký je vztah mezi mnohostěny a hranoly? Hranoly tvoří část mnohostěnů. Podobně také jehlany tvoří část mnohostěnů. Konvexní mnohostěn: průnik konečného počtu poloprostorů, 5

s každými dvěma body X, Y, obsahuje i celou úsečku XY. Eulerova věta Označíme-li s počet stěn, h počet hran, v počet vrcholů konvexního mnohostěnu, pak platí s + v = h + 2. Př. 5: Ověř platnost Eulerovy věty pro: a) krychli b) šestiboký jehlan c) n-boký hranol d) n-boký jehlan a) krychle stěny s = 6, vrcholy v = 8, hrany h = 12 s + v = h + 2 6 + 8 = 2 + 12 platí b) šestiboký jehlan stěny s = 7, vrcholy v = 7, hrany h = 12 s + v = h + 2 7 + 7 = 2 + 12 platí c) n-boký hranol stěny s = n + 2, vrcholy v = 2n, hrany h = n 2 + n = 3n s + v = h + 2 n + 2 + 2n = 2 + 3n platí d) n-boký jehlan stěny s = n + 1, vrcholy v = n + 1, hrany h = n + n = 2n s + v = h + 2 n + 1+ n + 1 = 2 + 2n platí Pedagogická poznámka: Část studentů potřebuje pomoci s bodem c kvůli používání proměnné n. Síť mnohostěnu zakreslení všech stěn mnohostěnu v takovém seskupení, které vytváří jeden rovinný obrazec. Síť mnohostěnu není určena jednoznačně (jak je vidět na následujících ukázkách sítí krychle). Pedagogická poznámka: Na sítě mnohostěnů je možné připravit spoustu hezkých příkladů, v této hodině jsou však nestihnutelné. Pravidelný mnohostěn má shodné stěny, kterými jsou pravidelné n-úhelníky a z každého jeho vrcholu vychází stejný počet hran. Jejich počet je překvapivě malý. Zkusíme je najít. Jaké obrazce mohou být stěnami? Kolik stěn se může sejít u jednoho vrcholu? Rovnostranný trojúhelník s vnitřním úhlem 60 : 3 stěny (dohromady 3 60 = 180 ) pravidelný čtyřstěn (tetraedr), 4 stěny (dohromady 4 60 = 240 ) pravidelný osmistěn (oktaedr), 5 stěn (dohromady 5 60 = 300 ) pravidelný dvacetistěn (ikosaedr), 6 stěn (dohromady 6 60 = 360 ) tyto stěny budou ležet v rovině a nevytvoří hranici tělesa. Rovnostranný čtyřúhelník (čtverec) s vnitřním úhlem 90 : 6

3 stěny (dohromady 3 90 = 270 ) pravidelný šestistěn (hexaedr, krychle), 4 stěny (dohromady 4 90 = 360 ) tyto stěny budou ležet v rovině a nevytvoří hranici tělesa. Rovnostranný pětiúhelník s vnitřním úhlem 108 : 3 stěny (dohromady 3 108 = 324 ) pravidelný dvanáctistěn (dodekaedr), 4 stěny (dohromady 4 108 = 432 ) tyto stěny nevytvoří hranici tělesa, součet jejich úhlu je větší než 360. Animace pravidelných mnohostěnů lze nalézt například na adrese http://cs.wikipedia.org/wiki/plat%c3%b3nsk%c3%a9_t%c4%9bleso. Pedagogická poznámka: Někteří studenti si všimnou, že všechna nalezená tělesa (asi s výjimkou čtyřstěnu) se používají v některých hrách jako házecí kostky (klasická hrací kostka, osmistěnka, dvanáctistěnka, dvacetistěnka). Nejde o náhodu, pouze u pravidelného mnohostěnu padají stěny se stejnou pravděpodobností. Př. 6: Které z pravidelných mnohostěnů patří mezi hranoly? Které patří mezi jehlany? Hranoly krychle (pravidelný kolmý čtyřboký hranol). Jehlany čtyřstěn (pravidelný trojboký hranol) hranoly o kolmé o kosé rovnoběžnostěn Př. 7: Doplň předchozí schéma o všechny následující pojmy: jehlan, pravidelný n-boký jehlan, čtyřstěn, krychle, komolý jehlan, pravidelný čtyřboký jehlan, kvádr, pravidelný čtyřstěn, klenec, konvexní mnohostěn, pravidelný mnohostěn, pravidelný osmistěn, mnohostěn, pravidelný dvacetistěn, kosý šestiboký hranol, pravidelný dvanáctistěn. Mnohostěn konvexní mnohostěn o hranoly kolmé kvádr o krychle kosé kosý šestiboký hranol rovnoběžnostěn o klenec o jehlan čtyřstěn pravidelný čtyřstěn pravidelný čtyřboký jehlan o komolý jehlan 7

o pravidelný mnohostěn pravidelný osmistěn pravidelný dvanáctistěn pravidelný dvacetistěn Pedagogická poznámka: Samostatné vytvoření přehledu považuji za nejužitečnější část hodiny. Zbytek si mohou studenti nastudovat i doma samostatně. Přehled si pak sestavil (společně zkontroloval) na začátku hodiny a zbytek by bylo možné věnovat sítím. Shrnutí: 8