ТЕКСТ КОД НА УРОКА:
Добър ден! Продължаваме да изучаваме темата: "Паралелизъм на прави и равнини".
Мисля, че вече е ясно, че днес ще говорим за полиедри – повърхности на геометрични тела, съставени от многоъгълници.
А именно за тетраедъра.
Ще извършим изследването на полиедри според плана:
1.определение на тетраедър
2.елементи на тетраедъра
3.разгъването на тетраедъра
4.изображение в самолет
1.конструирайте триъгълник ABC
2.точка D, която не лежи в равнината на този триъгълник
3. Свържете точка D с отсечки с върховете на триъгълник ABC. Получаваме триъгълници DAB, DBC и DCA.
Определение: Повърхнина, съставена от четири триъгълника ABC, DAB, DBC и DCA, се нарича тетраедър.
Обозначение: DABC.
Тетраедърни елементи
Триъгълниците, съставляващи тетраедъра, се наричат лица, страните им са ръбове, а върховете им са върховете на тетраедъра.
Колко лица, ръбове и върхове има тетраедърът?
Тетраедърът има четири лица, шест ръба и четири върха
Два ръба на тетраедър, които нямат общи върхове, се наричат противоположни.
На фигурата ръбовете AD и BC, BD и AC, CD и AB са противоположни.
Понякога една от лицата на тетраедъра се разграничава и се нарича негова основа, а другите три се наричат странични лица.
Разгънете тетраедъра.
За да направите тетраедър от хартия, имате нужда от следното размахване,
трябва да се прехвърли върху дебела хартия, да се изреже, да се огъне по пунктираните линии и да се залепи.
На равнината е изобразен тетраедърът
Изпъкнал или неизпъкнал четириъгълник с диагонали. В този случай пунктираните линии представляват невидими ръбове.
На първата фигура AC е невидим ръб,
на втория - ЕК, ЛК и КФ.
Нека решим няколко типични задачи за тетраедър:
Намерете разгънатата площ на правилен тетраедър с ръб от 5 cm.
Решение. Нека начертаем мрежа от тетраедър
(на екрана се появява тетраедърен размах)
Този тетраедър се състои от четири равностранни триъгълника, следователно, разгънатата площ на правилния тетраедър е равна на общата повърхност на тетраедъра или на площта на четири правилни триъгълника.
Търсим площта на правилен триъгълник по формулата:
Тогава получаваме площта на тетраедъра:
Във формулата заместваме дължината на ръба a = 5 cm,
Оказва се
Отговор: Разгънатата площ на правилния тетраедър
Построете сечение на тетраедъра с равнина, минаваща през точки M, N и K.
а) Наистина свързваме точките M и N (принадлежат на лицето на ADC), точките M и K (принадлежат на лицето на ADB), точките N и K (лицето на DBC). Сечението на тетраедъра е триъгълникът MKN.
б) Свържете точките M и K (принадлежат на лицето ADB), точките K и N (принадлежат на лицето DCB), след това продължете линиите MK и AB до пресечната точка и поставете точката P. Линията PN и точка T лежат в същата равнина ABC и сега можете да построите пресечна точка на права линия MK с всяко лице. Резултатът е четириъгълник MKNT, който е желаното сечение.
|
тетраедър, тетраедър формула
тетраедър(старогръцки τετρά-εδρον - тетраедър, от старогръцки. τέσσᾰρες, τέσσερες, τέττᾰρες, τέττορες, τέτορες – „четири” + старогръцки. ἕδρα - "седалка, основа") е най-простият полиедър, чиито лица са четири триъгълника. Тетраедърът има 4 лица, 4 върха и 6 ръба. Тетраедър, в който всички лица са равностранни триъгълници, се нарича правилен. Правилният тетраедър е един от петте правилни полиедъра.
В допълнение към правилния тетраедър се разграничават следните специални видове тетраедри.
Обемът на тетраедъра (като се вземе предвид знака), чиито върхове са разположени в точките, е равен на:
Или къде е площта на всяко лице и височината, паднала на това лице.
Чрез дължините на ръбовете обемът на тетраедъра се изразява с помощта на детерминантата на Cayley-Menger:
Някои плодове, които са четири от едната страна, са разположени във върховете на тетраедър, който е близо до правилния. Този дизайн се дължи на факта, че центровете на четири еднакви топки, докосващи се една друга, са във върховете на правилен тетраедър. Следователно, подобните на топка плодове образуват подобно взаимно подреждане. Така например могат да се позиционират орехите.
Полиедри | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
вярно (платонови тела) |
|||||||||
вярно неизпъкнал |
Звезден додекаедър Звезден икосидодекаедър Звезден икосаедър Звезден полиедър Звезден октаедър | ||||||||
Изпъкнала |
|
||||||||
формули, теореми, теория |
Теорема на Александров за изпъкнали политопи Теорема на Бликер Теорема на Коши за политопи Теорема на Линделоф за многогранници Теорема на Минковски за политопи Теорема на Сабитов Теорема на Ойлер за многогранници Формула на Шлефли |
||||||||
Друго |
Ортоцентричен тетраедър Равен тетраедър Правоъгълен паралелепипед Група на полиедрите Додекаедри Плътен ъгъл Единичен куб Сгъваем полиедър Разгъващ се Schläfli символ Джонсън полиедър Многоизмерен (N-мерен тетраедър Tesseract Penteprater Hexera Penteprater) |
тетраедър, тетраедър, тетраедър, тетраедър страничен изглед, тетраедър страничен изглед, тетраедър страничен изглед, тетраедър геж ю ве, тетраедър геж ю ве, тетраедър геж ю ве, тетраедър, дүrs, тетраедър, снимки на хартия, тетраедър, снимки тетраедър, тетраедър дефиниция на тетраедър, дефиниция на тетраедър, дефиниция на тетраедър, формули за тетраедър, формули за тетраедър, формули за тетраедър, модел на тетраедър, чертеж на тетраедър, чертеж на тетраедър, тетраедър
Тетраедърът или триъгълната пирамида е най-простият от полиедрите, точно както триъгълникът е най-простият от многоъгълниците в равнината. Думата "тетраедър" е образувана от две гръцки думи: tetra - "четири" и hedra - "основа", "лице". Тетраедърът се определя от четирите му върха - точки, които не лежат в една и съща равнина; лица на тетраедър - четири триъгълника; тетраедърът има шест ръба. За разлика от произволна -ъгълна пирамида (at), всяка от нейните фасети може да бъде избрана като основа на тетраедъра.
Много от свойствата на тетраедрите са подобни на тези на триъгълниците. По-специално, 6 равнини, изтеглени през средните точки на ръбовете на тетраедъра, перпендикулярни на тях, се пресичат в една точка. В същата точка се пресичат 4 прави линии, проведени през центровете на описаната около лицата на окръжностите, перпендикулярни на равнините на лицата, и е центърът на сферата, описана около тетраедъра (фиг. 1). По същия начин 6-те ъглополовящи полуравнини на тетраедъра, тоест полуравнините, разделящи двугранните ъгли в краищата на тетраедъра наполовина, също се пресичат в една точка - в центъра на сфера, вписана в тетраедъра - a сфера, докосваща четирите лица на тетраедъра. Всеки триъгълник има, освен вписаните, още 3 екс-окръжности (виж. Триъгълник), но тетраедърът може да има произволен брой - от 4 до 7 - екс-сфери, т.е. сфери, докосващи равнините на четирите лица на тетраедъра. Винаги има 4 сфери, вписани в пресечени триъгълни ъгли, едната от които е показана на фиг. 2, нали. Други 3 сфери могат да бъдат вписани (не винаги!) В пресечените двугранни ъгли по ръбовете на тетраедъра - една от тях е показана на фиг. 2, вляво.
За тетраедър има още една възможност за взаимното му позициониране със сфера - докосване на определена сфера с всичките й ръбове (фиг. 3). Такава сфера - понякога наричана "полувписана" - съществува само когато сумите от дължините на противоположните ръбове на тетраедъра са равни: (фиг. 3).
За всеки тетраедър е валиден аналог на теоремата за пресичането на медианите на триъгълник в една точка. А именно 6 равнини, прокарани през ръбовете на тетраедъра и средните точки на противоположните ръбове, се пресичат в една точка – в центъра на тетраедъра (фиг. 4). Има и 3 "средни линии", минаващи през центроида - сегменти, свързващи средните точки на три двойки противоположни ръбове, и те са разделени наполовина с точка. Накрая минават 4 "медиани" на тетраедъра - сегментите, свързващи върховете с центроидите на противоположните страни, и те се разделят в точка в съотношение 3: 1, като се брои от върховете.
Най-важното свойство на триъгълника - равенство (или) - няма разумен "тетраедърен" аналог: сумата от всичките 6 двугранни ъгъла на тетраедър може да приеме всяка стойност между и. (Разбира се, сборът от всичките 12 равнинни ъгъла на тетраедъра - 3 във всеки връх - е независим от тетраедъра и е равен.)
Триъгълниците обикновено се класифицират според степента на тяхната симетрия: правилните или равностранните триъгълници имат три оси на симетрия, равнобедрените - една. Класификацията на тетраедрите според степента на симетрия е по-богата. Най-симетричният тетраедър е правилен, ограничен от четири правилни триъгълника. Той има 6 равнини на симетрия — те минават през всяко ребро, перпендикулярно на противоположното ребро — и 3 оси на симетрия, които минават през средните точки на противоположните ребра (фиг. 5). Правилните триъгълни пирамиди (3 равнини на симетрия, фиг. 6) и изоедричните тетраедри (т.е. тетраедри с равни лица - 3 оси на симетрия, фиг. 7) са по-малко симетрични.
Тетраедърът е най-простата многоъгълна форма. Състои се от четири лица, всяка от които е равностранен триъгълник, като всяка страна е свързана с другата само с едно лице. Когато изучавате свойствата на тази триизмерна геометрична фигура, за по-голяма яснота, най-добре е да направите модел на тетраедър от хартия.
За да изградим прост тетраедър от хартия, имаме нужда от:
напредък
Предлагаме на вашето внимание майсторски клас, който разказва как да съберете 6 хартиени тетраедъра в един модул с помощта на техниката оригами.
Имаме нужда от:
напредък
Ако сте усвоили тетраедъра, можете да продължите и да направите
раздели: математика
План за подготовка и провеждане на урока:
I. Подготвителен етап:
II. Основният етап:
III. Последният етап:
Цели на урока:
Подготвителен етап (1 урок):
- Какви са критериите за комбиниране на неправилни триъгълни пирамиди
- Какво имаме предвид под ортоцентър на триъгълник и какво може да се нарече ортоцентър на тетраедър
- Правоъгълният тетраедър има ли ортоцентър?
- Кой тетраедър се нарича изоедър Какви свойства може да има?
Свойства 1-4 се доказват устно с помощта на Slide1.
Свойство 1: Всички ръбове са равни.
Свойство 2: Всички равнинни ъгли са 60°.
Свойство 3: Сумите от равнинните ъгли при всеки три върха на тетраедъра са 180°.
Свойство 4: Ако тетраедърът е правилен, тогава всеки от върховете му се проектира в ортоцентъра на противоположната страна.
дадено:
ABCD е правилен тетраедър
AH - височина
Докажи:
H - ортоцентър
доказателство:
1) точката H може да съвпада с всяка от точките A, B, C. Нека H? B, H? C
2) AH + (ABC) => AH + BH, AH + CH, AH + DH,
3) Помислете за ABH, BCH, ADH
AD - общо => ABH, BCH, ADH => BH = CH = DH
AB = AC = AD т. H - е ортоцентърът ABC
Q.E.D.
Всяка група получава своя домашна работа:
Докажете едно от свойствата.
Подгответе обосновка с презентация.
II. Основен етап (в рамките на една седмица):
III. Краен етап (1-2 урока):
Представяне и защита на хипотезата с помощта на презентации.
Когато подготвят материала за последния урок, учениците стигат до извода за особеността на точката на пресичане на височини, ние сме съгласни да я наречем „удивителна“ точка.
Свойство 5: Центровете на описаната и вписаната сфера съвпадат.
дадено:
DABC - правилен тетраедър
О 1 - центърът на описаната сфера
О - центърът на вписаната сфера
N - точката на допиране на вписаната сфера с лицето ABC
Докажете: О 1 = О
доказателство:
Нека OA = OB = OD = OC са радиусите на описаната окръжност
Нека пропуснем ОN + (ABC)
AON = CON - правоъгълна, по протежение на катета и хипотенуза => AN = CN
Пропуснете OM + (BCD)
COM DOM - правоъгълна, по протежение на катета и хипотенуза => CM = DM
От т. 1 CON COM => ON = OM
ОN + (ABC) => ON, OM са радиусите на вписаната окръжност.
Теоремата е доказана.
За правилен тетраедър има възможност за неговото взаимно положение със сфера - докосване на определена сфера с всичките й ръбове. Тази сфера понякога се нарича „полувписана“.
Свойство 6: Отсечките, свързващи средните точки на противоположни ръбове и перпендикулярни на тези ръбове, са радиусите на полувписаната сфера.
дадено:
ABCD е правилен тетраедър;
AL = BL, AK = CK, AS = DS,
BP = CP, BM = DM, CN = DN.
Докажи:
LO = OK = OS = OM = ON = OP
Доказателство.
Тетраедър ABCD - правилно => AO = BO = CO = DO
Помислете за триъгълници AOB, AOC, COD, BOD, BOC, AOD.
AO = BO =>?AOB - равнобедрен =>
OL - медиана, височина, ъглополовяща
AO = CO =>? AOC– равнобедрен =>
ОК - медиана, височина, ъглополовяща
CO = DO =>?COD– равнобедрен =>
ON– медиана, височина, ъглополовяща AOB => AOC = COD =
BO = DO =>? BOD– равнобедрен => BOD = BOC = AOD
OM - медиана, височина, ъглополовяща
AO = DO =>? AOD– равнобедрен =>
OS - медиана, височина, ъглополовяща
BO = CO =>? BOC– равнобедрен =>
OP – медиана, височина, ъглополовяща
AO = BO = CO = DO
AB = AC = AD = BC = BD = CD
3) OL, OK, ON, OM, OS, OP - височини равни на OL, OK, ON, OM, OS, OP радиуси
равнобедрен триъгълник на сферата
Извод:
В правилен тетраедър може да се начертае полувписана сфера.
Свойство 7:ако тетраедърът е правилен, тогава всеки два противоположни ръба на тетраедъра са взаимно перпендикулярни.
дадено:
DABC - правилен тетраедър;
H - ортоцентър
Докажи:
доказателство:
DABC - правилен тетраедър =>? ADB - равностранен
(ADB) (EDC) = ED
ED - височина ADB => ED + AB,
AB + CE, => AB + (EDC) => AB + CD.
По подобен начин се доказва перпендикулярността на други ръбове.
Свойство 8: Шест равнини на симетрия се пресичат в една точка. В точка O се пресичат четири прави линии, проведени през центровете на описаното около ръбовете на окръжностите, перпендикулярни на равнините на лицата, а точка O е центърът на описаната сфера.
дадено:
ABCD е правилен тетраедър
Докажи:
O - центърът на описаната сфера;
6 равнини на симетрия се пресичат в точка O;
Доказателство.
CG + BD, защото BCD - равностранен => GO + BD (по теоремата за три перпендикуляра GO + BD)
BG = GD, защото AG - медиана ABD
ABD (ABD) =>? BOD - равнобедрен => BO = DO
ED + AB, защото ABD - едностранно => OE + AD (по теоремата за трите перпендикуляри)
BE = AE, защото DE е медианата? ABD
ABD (ABD) =>?AOB - равнобедрен => BO = AO
(AOB) (ABD) = AB
ON + (ABC) OF + AC (по теоремата за три
BF + AC, защото ABC - равностранни перпендикуляри)
AF = FC, защото BF - медиана? ABC
ABC (ABC) => AOC - равнобедрен => AO = CO
(AOC)? (ABC) = AC
BO = AO => AO = BO = CO = DO - радиуси на сфера,
AO = CO, описано около тетраедър ABCD
(ABR) (ACG) = AO
(BCT) (ABR) = BO
(ACG) (BCT) = CO
(ADH) (CED) = DO
AB + (ABR) (ABR) (BCT) (ACG) (ADH) (CED) (BDF)
следователно:
Точка O е центърът на описаната сфера,
6 равнини на симетрия се пресичат в точка О.
Свойство 9: Тъпият ъгъл между перпендикулярите, минаващи през върховете на тетраедъра към ортоцентрите, е 109 ° 28 "
дадено:
ABCD е правилен тетраедър;
O е центърът на описаната сфера;
Докажи:
доказателство:
1) AS - височина
ASB = 90 o OSB правоъгълен
2) (чрез свойството на правилен тетраедър)
3) AO = BO - радиусите на описаната сфера
4) 70 ° 32 "
6) AO = BO = CO = DO =>? AOD =? AOC =? AOD =? COD =? BOD =? BOC
Заключение.
(Учителят и учениците обобщават урока. Един от учениците говори с кратко съобщение за тетраедрите като структурна единица от химични елементи.)
Изследват се свойствата на правилния тетраедър и неговата „удивителна“ точка.
Установено е, че формата само на такъв тетраедър, който има всички изброени по-горе свойства, както и „идеална“ точка, може да има молекули силикати и въглеводороди. Алтернативно, молекулите могат да бъдат съставени от няколко правилни тетраедра. В момента тетраедърът е известен не само като представител на древната цивилизация, математиката, но и като основа на структурата на веществата.
Силикатите са солеподобни вещества, съдържащи силициево-кислородни съединения. Името им идва от латинската дума "sylex" - "кремен". Основата на силикатните молекули са атомните радикали под формата на тетраедри.
Силикатите са пясък, глина, тухли, стъкло, цимент, емайл, талк, азбест, смарагд и топаз.
Силикатите съставляват повече от 75% от земната кора (и заедно с кварца около 87%) и повече от 95% от магматични скали.
Важна характеристика на силикатите е способността за взаимно комбиниране (полимеризация) на два или повече силициево-кислородни тетраедри чрез общ кислороден атом.
Наситените въглеводороди имат същата форма на молекули, но се състоят, за разлика от силикатите, от въглерод и водород. Обща формула на молекулите
Въглеводородите включват природен газ.
Необходимо е да се вземат предвид свойствата на правоъгълните и равностранните тетраедри.
литература.