Призма и ее элементы

Изучение объемных фигур является задачей стереометрии — важной части пространственной геометрии. В стереометрии под призмой понимают такую фигуру, которая образована параллельным переносом произвольного плоского многоугольника на определенное расстояние в пространстве. Параллельный перенос предполагает такое перемещение, при котором поворот вокруг оси, перпендикулярной плоскости многоугольника, полностью исключен.

Вам будет интересно: Холю и лелею. Что значит лелеять и холить?

В результате описанного способа получения призмы образуется фигура, ограниченная двумя многоугольниками, имеющими одинаковые размеры, лежащими в параллельных плоскостях, и некоторым числом параллелограммов. Их количество совпадает с числом сторон (вершин) многоугольника. Одинаковые многоугольники называются основаниями призмы, а площадь их поверхности — это площадь оснований. Параллелограммы, соединяющие два основания, образуют боковую поверхность.

Элементы призмы

Для рисунка выше:

Основания – равные многоугольники. Это могут быть треугольники, четырех-, пяти-, шестиугольники и т.д. В нашем случае – это параллелограммы (или прямоугольники) ABCD и A₁B₁C₁D₁.

Развёртка призмы – разложение всех граней фигуры в одной плоскости (чаще всего, одного из оснований). В качестве примера – для прямоугольной прямой призмы:

Примечание: свойства призмы представлены в отдельной публикации.

Правильная призма

Если боковые рёбра призмы перпендикулярны основанию, а в основании лежит правильный многоугольник, то призма называется правильной.

То есть правильная призма – это прямая призма, у которой в основании правильный многоугольник.

Тебе, скорее всего, может встретиться:

Правильная треугольная призма – в основании правильный треугольник, боковые грани – прямоугольники.

Правильная четырёхугольная призма – это ещё и разновидность прямоугольного параллелепипеда – в основании квадрат, боковые грани – прямоугольники.

Правильная шестиугольная призма – в основании правильный шестиугольник, боковые грани – прямоугольники.

Элементы призмы

Рассмотрим для примера такую вот призму.

Она пятиугольная и состоит из следующих элементов:

1. Основание – их, как и положено, две штуки, в данном случае это пятиугольники ABCDE и KLMNP;
2. Боковая грань – их количество равно количеству углов оснований, то есть тоже пять. Это параллелограммы ABKL, BCLM, CDMN, DENP и EAPK;
3. Боковая поверхность – так называют сумму всех имеющихся боковых граней, которые мы перечислили выше;
4. Полная поверхность – это сумма всех частей призмы;
5. Боковое ребро – линии соединения боковых граней. В нашем случае это отрезки KA, LB, MC, ND и PE;
6. Высота – отрезок, который соединяет основания призмы под прямым углом. В нашем случае KR. Это касается наклонных призм, у которых грани не перпендикулярны основаниям. В противном случае, высота совпадает с боковым ребром;
7. Диагональ – отрезок (PВ), который соединяет две вершины призмы, не относящиеся к одной грани;
8. Диагональная плоскость – плоскость, которая проходит через основание, боковую грань и диагональ. В нашем случае это BPE и BPL;
9. Диагональное сечение – плоскость, которая образуется пересечением призмы и диагональной плоскостью. В нашем случае это параллелограмм BLPE. В частных случаях она может быть ромбом или квадратом.

Подобные элементы есть у каждой призмы, независимо от ее вида.

Задача с косоугольным параллелепипедом

Ниже на рисунке изображена косоугольная призма. Ее стороны равны: a=10 см, b = 8 см, с = 12 см. Необходимо найти площадь поверхности этой фигуры.

Сначала определим площадь основания. Из рисунка видно, что острый угол равен 50 o . Тогда его площадь равна:

Для определения площади боковой поверхности, следует найти периметр заштрихованного прямоугольника. Стороны этого прямоугольника равны a*sin(45 o ) и b*sin(60 o ). Тогда периметр этого прямоугольника равен:

Полная площадь поверхности этого параллелепипеда равна:

Подставляем данные из условия задачи для длин сторон фигуры, получаем ответ:

Из решения этой задачи видно, что для определения площадей косоугольных фигур используются тригонометрические функции.