TEKST OBJAŠNJENJE ČASA:
Dobar dan! Nastavljamo s proučavanjem teme: "Paralelizam pravih i ravnina."
Mislim da je već jasno da ćemo danas govoriti o poliedrima - površinama geometrijskih tijela sastavljenih od poligona.
Naime, tetraedar.
Poliedre ćemo proučavati prema planu:
1. definicija tetraedra
2. elementi tetraedra
3. razvoj tetraedra
4. slika u avionu
1. izgradi trougao ABC
2. tačka D koja ne leži u ravni ovog trougla
3. spojiti tačku D segmentima sa vrhovima trougla ABC. Dobijamo trouglove DAB, DBC i DCA.
Definicija: Površina sastavljena od četiri trougla ABC, DAB, DBC i DCA naziva se tetraedar.
Oznaka: DABC.
Elementi tetraedra
Trokuti koji čine tetraedar nazivaju se lica, njihove stranice su ivice, a vrhovi su vrhovi tetraedra.
Koliko lica, ivica i vrhova ima tetraedar?
Tetraedar ima četiri lica, šest ivica i četiri vrha.
Dvije ivice tetraedra koje nemaju zajedničke vrhove nazivaju se suprotne.
Na slici su ivice AD i BC, BD i AC, CD i AB suprotne.
Ponekad se izdvoji jedno od lica tetraedra i nazove njegova baza, a ostale tri se nazivaju bočnim stranama.
Tetraedar se odvija.
Da biste napravili tetraedar od papira, trebat će vam sljedeće skeniranje,
mora se prenijeti na debeli papir, izrezati, presavijati duž isprekidanih linija i zalijepiti.
Tetraedar je prikazan na ravni
U obliku konveksnog ili nekonveksnog četvorougla sa dijagonalama. Isprekidane linije predstavljaju nevidljive ivice.
Na prvoj slici, AC je nevidljiva ivica,
na drugom - EK, LK i KF.
Hajde da riješimo nekoliko tipičnih problema na tetraedru:
Nađite razvojnu površinu pravilnog tetraedra sa rubom od 5 cm.
Rješenje. Nacrtajmo mrežu tetraedra
(na ekranu se pojavljuje tetraedar)
Ovaj tetraedar se sastoji od četiri jednakostranična trokuta, stoga je razvojna površina pravilnog tetraedra jednaka ukupnoj površini tetraedra ili površini četiri pravilna trokuta.
Tražimo površinu pravilnog trokuta koristeći formulu:
Tada dobijamo površinu tetraedra jednaku:
Zamijenite u formuli dužinu ruba a = 5 cm,
ispostavilo se
Odgovor: Površina pravilnog tetraedra
Konstruišite presek tetraedra ravninom koja prolazi kroz tačke M, N i K.
a) Zaista, spojimo tačke M i N (pripadaju licu ADC), tačke M i K (pripadaju licu ADB), tačke N i K (lice DBC). Presjek tetraedra je trokut MKN.
b) Povežite tačke M i K (pripadaju licu ADB), tačke K i N (pripadaju licu DCB), zatim nastavite prave MK i AB do preseka i stavite tačku P. Prava PN i tačka T leže u istoj ravni ABC i sada možemo konstruisati presek prave MK sa svakim licem. Rezultat je četverougao MKNT, koji je potreban presjek.
|
tetraedar, formule tetraedra
Tetrahedron(starogrčki τετρά-εδρον - tetraedar, sa drugog grčkog. τέσσᾰρες, τέσσερες, τέττᾰρες, τέτορες, τέτορες - "četiri" + drugi grčki. ἕδρα - "sjedište, baza") - najjednostavniji poliedar čija su lica četiri trokuta. Tetraedar ima 4 lica, 4 vrha i 6 ivica. Tetraedar, u kojem su sva lica jednakostranični trouglovi, naziva se pravilnim. Pravilni tetraedar je jedan od pet pravilnih poliedara.
Osim pravilnog tetraedra, razlikuju se sljedeće posebne vrste tetraedara.
Zapremina tetraedra (uzimajući u obzir predznak), čiji su vrhovi u tačkama, jednaka je:
Ili, gdje je površina bilo kojeg lica, i je li visina spuštena na ovo lice.
U smislu dužina ivica, zapremina tetraedra se izražava pomoću Cayley-Mengerove determinante:
Neki plodovi, kojih su četiri s jedne strane, nalaze se na vrhovima tetraedra blizu pravilnog. Ovaj dizajn je zbog činjenice da se centri četiri identične kugle koje se dodiruju nalaze na vrhovima pravilnog tetraedra. Stoga, loptasti plodovi čine sličan međusobni raspored. Na primjer, orasi se mogu složiti na ovaj način.
Poliedri | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
ispravan (platonska čvrsta tijela) |
|||||||||
ispravan nekonveksan |
zvjezdani dodekaedar zvjezdani ikosidodekaedar zvjezdani ikosaedar zvjezdani poliedar zvjezdani oktaedar | ||||||||
konveksan |
|
||||||||
formule, teoreme teorije |
Aleksandrovljev teorem o konveksnim politopima Bleeckerov teorem Cauchyjev teorem o politopima Lindelöfov teorem o politopu Minkowskijev teorem o politopima Sabitovljev teorem Ojlerov teorem o politopima Schläflijeva formula |
||||||||
Ostalo |
Ortocentrični tetraedar Izoedarski tetraedar Pravougaoni paralelepiped Grupa poliedara Dodekaedri Puni ugao Jedinična kocka Fleksibilni poliedar Razvoj Schläfli simbol Džonsonov politop |
tetraedar tetraedar tetraedar papirni tetraedar, slike tetraedra, slike tetraedra, slike tetraedra, definicija tetraedra, definicija tetraedra, definicija tetraedra, formula tetraedra, formula tetraedra, formula tetraedra, tetraedra, crtež tetraedra, crtež tetraedra, crtež tetraedra tetra, crtež tetraedra tetraedra, crtež tetraedra tetraedra
Tetraedar ili trouglasta piramida je najjednostavniji poliedar, baš kao što je trokut najjednostavniji od poligona u ravni. Reč "tetraedar" nastala je od dve grčke reči: tetra - "četiri" i hedra - "baza", "lice". Tetraedar je dat sa njegova četiri vrha - tačke koje ne leže u istoj ravni; lica tetraedra - četiri trokuta; Tetraedar ima šest ivica. Za razliku od proizvoljne -ugaone piramide (na ), bilo koje njeno lice može se izabrati kao osnova tetraedra.
Mnoga svojstva tetraedara su slična onima trouglova. Konkretno, 6 ravni povučenih kroz sredine ivica tetraedra okomito na njih seku se u jednoj tački. U istoj tački seku se 4 prave linije, povučene kroz centre krugova opisanih u blizini lica okomitih na ravni lica, a centar je sfere opisane u blizini tetraedra (slika 1). Slično, 6 simetralnih poluravnina tetraedra, odnosno poluravni koje dijele diedarske uglove na ivicama tetraedra na pola, također se sijeku u jednoj tački - u središtu sfere upisane u tetraedar - sfere koja dodiruje sve četiri strane tetraedra. Bilo koji trougao ima, pored upisanog, još 3 ekskruga (vidi Trougao), ali tetraedar može imati bilo koji broj - od 4 do 7 - ekskruga, tj. sfere koje dodiruju ravni sve četiri strane tetraedra. Uvijek postoje 4 sfere upisane u skraćene triedarske uglove, od kojih je jedna prikazana na sl. 2, tačno. Još 3 sfere se mogu upisati (ne uvijek!) u skraćene diedarske uglove na ivicama tetraedra - jedna od njih je prikazana na sl. 2, lijevo.
Za tetraedar postoji još jedna mogućnost njegovog međusobnog rasporeda sa sferom – kontakt sa određenom sferom sa svim njenim ivicama (slika 3). Takva sfera - koja se ponekad naziva i "poluupisana" - postoji samo kada su zbroji dužina suprotnih ivica tetraedra jednaki: (slika 3).
Za bilo koji tetraedar vrijedi analog teoreme o presjeku medijana trougla u jednoj tački. Naime, 6 ravni povučenih kroz ivice tetraedra i sredine suprotnih ivica seku se u jednoj tački – u težištu tetraedra (sl. 4). 3 "srednje linije" također prolaze kroz središnjicu - segmente koji povezuju sredine tri para suprotnih ivica, a podijeljeni su točkom na pola. Konačno, prolaze i 4 "medijane" tetraedra - segmenti koji povezuju vrhove sa težištima suprotnih strana, a podijeljeni su u tački u omjeru 3: 1, računajući od vrhova.
Najvažnije svojstvo trougla - jednakost (ili) - nema razuman "tetraedarski" analog: zbir svih 6 diedarskih uglova tetraedra može imati bilo koju vrijednost između i. (Naravno, zbir svih 12 ravnih uglova tetraedra - 3 u svakom vrhu - je nezavisan od tetraedra i jednak je .)
Trouglovi se obično klasifikuju prema stepenu simetrije: pravilni ili jednakostranični trouglovi imaju tri ose simetrije, jednakokraki - jednu. Klasifikacija tetraedara prema stepenu simetrije je bogatija. Najsimetričniji tetraedar je pravilan, omeđen sa četiri pravilna trougla. Ima 6 ravni simetrije - one prolaze kroz svaku ivicu okomito na suprotnu ivicu - i 3 ose simetrije koje prolaze kroz sredine suprotnih ivica (slika 5). Manje simetrične su pravilne trouglaste piramide (3 ravni simetrije, slika 6) i izoedarski tetraedri (tj. tetraedri sa jednakim stranama - 3 ose simetrije, slika 7).
Tetraedar je najjednostavniji poligonalni lik. Sastoji se od četiri lica, od kojih je svaka jednakostraničan trokut, pri čemu je svaka strana povezana s drugom samo jednim licem. Prilikom proučavanja svojstava ove trodimenzionalne geometrijske figure, radi jasnoće, najbolje je napraviti model tetraedra od papira.
Da bismo napravili jednostavan papirni tetraedar, trebamo:
Napredak
Predstavljamo vam majstorsku klasu koja govori kako sastaviti 6 papirnih tetraedara u jedan modul koristeći tehniku origami.
trebat će nam:
Napredak
Ako ste se izborili s tetraedrom, možete nastaviti i napraviti
Odjeljci: Matematika
Plan pripreme i izvođenja časa:
I. Pripremna faza:
II. glavna pozornica:
III. završna faza:
Ciljevi lekcije:
Pripremna faza (1 lekcija):
- Na osnovu čega se mogu kombinovati nepravilne trouglaste piramide
- Šta mislimo pod ortocentrom trougla, a šta se može nazvati ortocentrom tetraedra
- Da li pravougaoni tetraedar ima ortocentar?
- Koji tetraedar se zove izoedar Koja svojstva može imati
Svojstva 1-4 se verbalno dokazuju korištenjem slajda 1.
Svojstvo 1: Sve ivice su jednake.
Svojstvo 2: Svi planarni uglovi su 60°.
Svojstvo 3: Zbir ravnih uglova na bilo koja tri vrha tetraedra je 180°.
Svojstvo 4: Ako je tetraedar pravilan, tada se bilo koji od njegovih vrhova projektuje u ortocentar suprotne strane.
Dato:
ABCD je pravilan tetraedar
AH - visina
dokazati:
H - ortocentar
dokaz:
1) tačka H može da se poklapa sa bilo kojom od tačaka A, B, C. Neka H ?B, H ?C
2) AH + (ABC) => AH + BH, AH + CH, AH + DH,
3) Uzmite u obzir ABH, BCH, ADH
AD - generalno => ABH, BCH, ADH => BH =CH = DH
AB \u003d AC \u003d AD t. H - je ortocentar ABC
Q.E.D.
Svaka grupa dobija svoj domaći zadatak:
Dokažite jedno od svojstava.
Pripremite obrazloženje uz prezentaciju.
II. Glavna faza (u roku od nedelju dana):
III. Završna faza (1-2 časa):
Zastupanje i odbrana hipoteze pomoću prezentacija.
Prilikom pripreme materijala za završnu lekciju, učenici dolaze do zaključka o karakteristikama tačke preseka visina, slažemo se da je nazovemo „neverovatnom“ tačkom.
Svojstvo 5: Centri opisane i upisane sfere se poklapaju.
Dato:
DABC je pravilan tetraedar
Oko 1 - centar opisane sfere
O - centar upisane sfere
N je tačka dodira upisane sfere sa licem ABC
Dokaži: O 1 = O
dokaz:
Neka su OA = OB =OD = OC polumjeri opisane kružnice
Ispusti ON + (ABC)
AON = CON - pravougaona, duž kraka i hipotenuze => AN = CN
Izostavite OM + (BCD)
COM DOM - pravougaona, duž kraka i hipotenuze => CM = DM
Iz stava 1 CON COM => ON = OM
ON + (ABC) => ON,OM - radijusi upisane kružnice.
Teorema je dokazana.
Za pravilan tetraedar postoji mogućnost njegovog međusobnog rasporeda sa sferom - kontakt sa određenom sferom sa svim njenim ivicama. Takva sfera se ponekad naziva i "poluupisana" sfera.
Svojstvo 6: Segmenti koji povezuju sredine suprotnih ivica i okomiti na ove ivice su poluprečniki poluupisane sfere.
Dato:
ABCD je pravilan tetraedar;
AL=BL, AK=CK, AS=DS,
BP=CP, BM=DM, CN=DN.
dokazati:
LO=OK=OS=OM=ON=OP
Dokaz.
Tetraedar ABCD - pravilan => AO= BO = CO = DO
Razmotrimo trouglove AOB, AOC, COD, BOD, BOC, AOD.
AO=BO=>?AOB – jednakokraki =>
OL - medijan, visina, simetrala
AO=CO=>?AOC– jednakokraki =>
OK - medijana, visina, simetrala
CO=DO=>?COD– jednakokraki =>
ON– medijan, visina, simetrala AOB=> AOC= COD=
BO=DO=>?BOD–jednakokraki => BOD=BOC=AOD
OM– medijan, visina, simetrala
AO=DO=>?AOD– jednakokraki =>
OS - medijan, visina, simetrala
BO=CO=>?BOC– jednakokraki =>
OP– medijan, visina, simetrala
AO=BO=CO=DO
AB=AC=AD=BC=BD=CD
3) OL, OK, ON, OM, OS, OP - visine u jednakim OL,OK,ON,OM,OS,OP radijusima
jednakokraki trouglovi sfere
Posljedica:
Pravilan tetraedar sadrži poluupisanu sferu.
Nekretnina 7: ako je tetraedar pravilan, onda su svaka dva suprotna ruba tetraedra međusobno okomita.
Dato:
DABC je pravilan tetraedar;
H - ortocentar
dokazati:
dokaz:
DABC - pravilni tetraedar =>? ADB - jednakostraničan
(ADB) (EDC) = ED
ED - ADB visina => ED +AB,
AB + CE ,=> AB+ (EDC) => AB + CD.
Slično se dokazuje i okomitost ostalih ivica.
Svojstvo 8: Šest ravni simetrije se seku u jednoj tački. Četiri prave se seku u tački O, povučene kroz centre opisanih krugova u blizini lica okomitih na ravni lica, a tačka O je centar opisane sfere.
Dato:
ABCD je pravilan tetraedar
dokazati:
O je centar opisane sfere;
6 ravni simetrije se seku u tački O;
Dokaz.
CG + BD BCD - jednakostranični => GO + BD (po teoremi o tri GO + BD okomice)
BG = GD, jer AG - ABD medijan
ABD (ABD)=> ? BOD - jednakokraki => BO=DO
ED + AB, as ABD - jednakostraničan => OE + AD (prema teoremi o tri okomice)
BE = AE, jer DE - medijan?ABD
ABD (ABD) =>?AOB - jednakokračan =>BO=AO
(AOB) (ABD) = AB
ON + (ABC) OF + AC (po tri
BF + AC, jer ABC - jednakostranične okomice)
AF = FC, jer BF - medijan? ABC
ABC (ABC) => AOC - jednakokraki => AO = CO
(AOC) ?(ABC) = AC
BO = AO =>AO = BO = CO = DO su poluprečnici sfere,
AO = CO opisan oko tetraedra ABCD
(ABR) (ACG) = AO
(BCT) (ABR) = BO
(ACG) (BCT) = CO
(ADH) (CED) = DO
AB + (ABR)(ABR)(BCT)(ACG)(ADH)(CED) (BDF)
dakle:
Tačka O je centar opisane sfere,
6 ravni simetrije se seku u tački O.
Nekretnina 9: Tupi ugao između okomica koje prolaze kroz vrhove tetraedra do ortocentra je 109°28"
Dato:
ABCD je pravilan tetraedar;
O je centar opisane sfere;
dokazati:
dokaz:
1)AS - visina
ASB = 90 o OSB pravougaoni
2) (prema svojstvu pravilnog tetraedra)
3)AO=BO - poluprečnici opisane sfere
4) 70°32"
6) AO=BO=CO=DO =>?AOD=?AOC=?AOD=?COD=?BOD=?BOC
Zaključak.
(Nastavnik i učenici sumiraju čas. Jedan od učenika govori uz kratki izvještaj o tetraedrima, kao strukturnoj jedinici hemijskih elemenata.)
Proučavaju se svojstva pravilnog tetraedra i njegove „iznenađujuće“ tačke.
Utvrđeno je da oblik samo takvog tetraedra, koji ima sva gore navedena svojstva, kao i "idealnu" tačku, mogu zauzeti molekuli silikata i ugljovodonika. Ili se molekuli mogu sastojati od nekoliko pravilnih tetraedara. Trenutno je tetraedar poznat ne samo kao predstavnik drevne civilizacije, matematike, već i kao osnova strukture supstanci.
Silikati su tvari slične solima koje sadrže spojeve silicija s kisikom. Njihovo ime dolazi od latinske riječi "silex" - "kremen". Osnova silikatnih molekula su atomski radikali, koji imaju oblik tetraedra.
Silikati su pijesak, i glina, i cigla, i staklo, i cement, i emajl, i talk, i azbest, i smaragd, i topaz.
Silikati čine više od 75% zemljine kore (a zajedno sa kvarcom oko 87%) i više od 95% magmatskih stijena.
Važna karakteristika silikata je sposobnost međusobne kombinacije (polimerizacije) dva ili više tetraedara silicijum-kiseonik kroz zajednički atom kiseonika.
Isti oblik molekula ima zasićene ugljikovodike, ali se sastoje, za razliku od silikata, od ugljika i vodika. Opća formula molekula
Ugljovodonici uključuju prirodni gas.
Potrebno je razmotriti svojstva pravokutnih i izoedarskih tetraedara.
Književnost.