KODA BESEDILA LEKCIJE:
Dober dan! Nadaljujemo s preučevanjem teme: "Vzporednost premic in ravnin".
Mislim, da je že jasno, da bomo danes govorili o poliedrjih - površinah geometrijskih teles, sestavljenih iz mnogokotnikov.
In sicer o tetraedru.
Izvedli bomo študij poliedrov po načrtu:
1.definicija tetraedra
2.elementi tetraedra
3.razplet tetraedra
4.slika na letalu
1.konstruiraj trikotnik ABC
2.točka D, ki ne leži v ravnini tega trikotnika
3. Poveži točko D s segmenti z oglišči trikotnika ABC. Dobimo trikotnike DAB, DBC in DCA.
Opredelitev: Površina, sestavljena iz štirih trikotnikov ABC, DAB, DBC in DCA, se imenuje tetraeder.
Oznaka: DABC.
Elementi tetraedra
Trikotniki, ki sestavljajo tetraeder, se imenujejo ploskve, njihove stranice so robovi, njihova oglišča pa oglišča tetraedra.
Koliko ploskov, robov in oglišč ima tetraeder?
Tetraeder ima štiri ploskve, šest robov in štiri oglišča
Dva robova tetraedra, ki nimata skupnih oglišč, se imenujeta nasprotna.
Na sliki so robovi AD in BC, BD in AC, CD in AB nasprotni.
Včasih se ena od ploskve tetraedra razlikuje in imenuje njegova osnova, druge tri pa stranske ploskve.
Razvijte tetraeder.
Če želite narediti tetraeder iz papirja, potrebujete naslednji zamik:
ga je treba prenesti na debel papir, rezati, upogniti vzdolž pikčastih črt in zlepiti.
Na ravnini je upodobljen tetraeder
Konveksni ali nekonveksni štirikotnik z diagonalami. V tem primeru črtkane črte predstavljajo nevidne robove.
Na prvi sliki je AC neviden rob,
na drugem - EK, LK in KF.
Rešimo nekaj tipičnih problemov na tetraedru:
Poiščite raztegnjeno površino pravilnega tetraedra z robom 5 cm.
Rešitev. Narišimo mrežo tetraedra
(na zaslonu se prikaže zamik tetraedra)
Ta tetraeder je sestavljen iz štirih enakostraničnih trikotnikov, zato je raztegnjena površina pravilnega tetraedra enaka skupni površini tetraedra ali površini štirih pravilnih trikotnikov.
Povsod pravilnega trikotnika iščemo po formuli:
Nato dobimo površino tetraedra:
V formulo nadomestimo dolžino roba a = 5 cm,
Izkazalo se je
Odgovor: Raztegnjena površina pravilnega tetraedra
Konstruiraj prerez tetraedra z ravnino, ki poteka skozi točke M, N in K.
a) Dejansko povežemo točki M in N (pripadata ploskvi ADC), točki M in K (pripadata obrazu ADB), točki N in K (površini DBC). Presek tetraedra je trikotnik MKN.
b) Povežite točki M in K (pripadata obrazu ADB), točki K in N (pripadata obrazu DCB), nato nadaljujte z premici MK in AB do presečišča in postavite točko P. Premica PN in točka T ležita v isto ravnino ABC in zdaj lahko zgradite presečišče premice MK z vsako stranjo. Rezultat je štirikotnik MKNT, ki je želeni odsek.
|
tetraeder, tetraeder formula
Tetraeder(starogrško τετρά-εδρον - tetraeder, iz stare grščine. τέσσᾰρες, τέσσερες, τέττᾰρες, τέττορες, τέτορες - "štiri" + starogrščina. ἕδρα - "sedež, osnova") je najpreprostejši polieder, katerega ploskve so štirje trikotniki. Tetraeder ima 4 ploskve, 4 oglišča in 6 robov. Tetraeder, v katerem so vse ploskve enakostranični trikotniki, se imenuje pravilen. Pravilni tetraeder je eden od petih pravilnih poliedrov.
Poleg pravilnega tetraedra se razlikujejo naslednje posebne vrste tetraedrov.
Prostornina tetraedra (ob upoštevanju predznaka), katerega oglišča se nahajajo na točkah, je enaka:
Ali, kje je površina katerega koli obraza in ali je višina padla na ta obraz.
Skozi dolžine robov je prostornina tetraedra izražena z determinanto Cayley-Menger:
Nekateri plodovi, ki so na eni strani štirje, se nahajajo na vrhovih tetraedra, ki je blizu pravemu. Ta zasnova je posledica dejstva, da so središča štirih enakih kroglic, ki se dotikajo drug drugega, na vrhovih pravilnega tetraedra. Zato kroglasti plodovi tvorijo podobno medsebojno razporeditev. Tako lahko na primer postavimo orehe.
Poliedri | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
pravilno (platonska telesa) |
|||||||||
pravilno nekonveksna |
Zvezdasti dodekaeder Zvezdasti ikozidodekaeder Zvezdasti ikosaeder Zvezdasti polieder Zvezdni oktaeder | ||||||||
Konveksna |
|
||||||||
formule, izreki, teorijo |
Aleksandrov izrek o konveksnih politopih Bleeckerjev izrek Cauchyjev izrek o politopih Lindelöfov izrek o politopih Minkowskijev izrek o politopih Sabitovov izrek Eulerjev izrek za politope Schläflijeva formula |
||||||||
Drugo |
Ortocentrični tetraeder Enak tetraeder Pravokotni paralelepiped Skupina poliedrov Dodekaedri Polni kot Enota kocka Upogljivi polieder Razgrni Schläflijev simbol Johnsonov polieder Večdimenzionalni (N-dimenzionalni tetraeder Tesseract Penteprateract Hexera) |
tetraeder, tetraeder, tetraeder, tetraeder stranski pogled, tetraeder stranski pogled, tetraeder stranski pogled, tetraeder gezh yu ve, tetraeder gezh yu ve, tetraeder gezh yu ve, tetraeder, dүrs, tetraedron slike tetrahedron, slike tetrahedron tetrah definicija tetraedra, definicija tetraedra, definicija tetraedra, formule tetraedra, formule tetraedra, formule tetraedra, vzorec tetraedra, risba tetraedra, risba tetraedra, tetraeder
Tetraeder ali trikotna piramida je najpreprostejši od poliedrov, tako kot je trikotnik najpreprostejši od mnogokotnikov na ravnini. Beseda "tetraeder" je sestavljena iz dveh grških besed: tetra - "štiri" in hedra - "osnova", "obraz". Tetraeder definirajo njegova štiri oglišča – točke, ki ne ležijo v isti ravnini; obrazi tetraedra - štirje trikotniki; tetraeder ima šest robov. Za razliko od poljubne -gonalne piramide (at) lahko katero koli njeno ploskev izberemo kot osnovo tetraedra.
Mnoge lastnosti tetraedrov so podobne lastnostim trikotnikov. Zlasti 6 ravnin, vlečenih skozi središča tetraedrskih robov, pravokotnih nanje, se seka v eni točki. Na isti točki se sekajo 4 ravne črte, vlečene skozi središča opisane okrog ploskve krogov, pravokotne na ravnine ploskov, in je središče krogle, opisane okoli tetraedra (slika 1). Podobno se 6 simetralnih polravnin tetraedra, to je polravnin, ki delijo kote diedra na robovih tetraedra na polovico, prav tako sekajo v eni točki - v središču krogle, vpisane v tetraeder - a krogla, ki se dotika vseh štirih ploskov tetraedra. Vsak trikotnik ima poleg vpisanega še 3 ex-kroge (glej. Trikotnik), vendar ima tetraeder lahko poljubno število - od 4 do 7 - ex-krog, t.j. krogle, ki se dotikajo ravnin vseh štirih ploskov tetraedra. V okrnjenih trikotnih vogalih so vedno vpisane 4 krogle, od katerih je ena prikazana na sl. 2, prav. V okrnjene diedrske kote na robovih tetraedra je mogoče vpisati še 3 krogle (ne vedno!) - ena od njih je prikazana na sl. 2, levo.
Za tetraeder obstaja še ena možnost njegovega relativnega pozicioniranja s kroglo - dotikanje določene krogle z vsemi robovi (slika 3). Takšna krogla - včasih jo imenujemo "polvpisana" - obstaja le, če so vsote dolžin nasprotnih robov tetraedra enake: (slika 3).
Za vsak tetraeder velja analog izreka o presečišču median trikotnika v eni točki. Namreč, 6 ravnin, vlečenih skozi robove tetraedra in središča nasprotnih robov, se seka v eni točki – v težišči tetraedra (slika 4). Skozi središče potekajo tudi 3 "srednje črte" - segmenti, ki povezujejo središča treh parov nasprotnih robov, in so prepolovljeni s točko. Končno potekajo 4 "mediane" tetraedra - segmenti, ki povezujejo oglišča s središči nasprotnih strani, in so razdeljeni na točki v razmerju 3: 1, štetje od oglišč.
Najpomembnejša lastnost trikotnika - enakost (ali) - nima razumnega "tetraedričnega" analoga: vsota vseh 6 diedrskih kotov tetraedra ima lahko poljubno vrednost med in. (Seveda je vsota vseh 12 ravninskih kotov tetraedra - 3 na vsakem točku - neodvisna od tetraedra in je enaka.)
Trikotniki so običajno razvrščeni glede na stopnjo njihove simetrije: pravilni ali enakostranični trikotniki imajo tri osi simetrije, enakokraki - eno. Razvrstitev tetraedrov glede na stopnjo simetrije je bogatejša. Najbolj simetričen tetraeder je pravilen, omejen s štirimi pravilnimi trikotniki. Ima 6 simetričnih ravnin - potekajo skozi vsako rebro pravokotno na nasprotno rebro - in 3 simetrične osi, ki potekajo skozi središča nasprotnih reber (slika 5). Pravilne trikotne piramide (3 ravnine simetrije, slika 6) in izoedrski tetraedri (tj. tetraedri z enakimi ploskvami - 3 osi simetrije, slika 7) so manj simetrične.
Tetraeder je najpreprostejša oblika poligona. Sestavljen je iz štirih ploskva, od katerih je vsaka enakostranični trikotnik, medtem ko je vsaka stran povezana z drugo samo z eno ploskvijo. Pri preučevanju lastnosti te tridimenzionalne geometrijske figure je zaradi jasnosti najbolje narediti model tetraedra iz papirja.
Če želite zgraditi preprost tetraeder iz papirja, potrebujemo:
napredek
Predstavljamo vam mojstrski razred, ki pove, kako sestaviti 6 papirnatih tetraedrov v en sam modul s tehniko origami.
potrebujemo:
napredek
Če ste obvladali tetraeder, lahko nadaljujete in naredite
Razdelki: matematika
Načrt priprave in izvedbe pouka:
I. Pripravljalna faza:
II. Glavna faza:
III. Končna faza:
Cilji lekcije:
Pripravljalna faza (1 lekcija):
- Kakšna so merila za kombiniranje nepravilnih trikotnih piramid
- Kaj mislimo z ortocentrom trikotnika in kaj lahko imenujemo ortocenter tetraedra
- Ali ima pravokoten tetraeder ortocenter?
- Kateri tetraeder se imenuje izoeder Kakšne lastnosti ima lahko?
Lastnosti 1-4 se ustno dokazujejo z uporabo Slide1.
Lastnost 1: Vsi robovi so enaki.
Lastnost 2: Vsi ravninski koti so 60 °.
Lastnost 3: Vsote ravninskih kotov na vseh treh ogliščih tetraedra so 180 °.
Lastnost 4: Če je tetraeder pravilen, se katero koli njegovo oglišče projicira v ortocenter nasprotne ploskve.
dano:
ABCD je pravilen tetraeder
AH - višina
Dokaži:
H - ortocenter
Dokaz:
1) točka H lahko sovpada s katero koli točko A, B, C. Naj bo H? B, H? C
2) AH + (ABC) => AH + BH, AH + CH, AH + DH,
3) Razmislite o ABH, BCH, ADH
AD - skupaj => ABH, BCH, ADH => BH = CH = DH
AB = AC = AD т. H - je ortocenter ABC
Q.E.D.
Vsaka skupina dobi svojo domačo nalogo:
Dokaži eno od lastnosti.
Pripravite utemeljitev s predstavitvijo.
II. Glavna faza (v enem tednu):
III. Končna faza (1-2 uri):
Predstavitev in zagovor hipoteze s pomočjo predstavitev.
Pri pripravi gradiva za zaključno lekcijo učenci pridejo do zaključka o posebnosti točke presečišča višin, strinjamo se, da jo imenujemo "neverjetna" točka.
Lastnost 5: središča opisane in vpisane krogle sovpadata.
dano:
DABC - pravilen tetraeder
О 1 - središče opisane krogle
О - središče vpisane krogle
N - točka tangente vpisane krogle s ploskvijo ABC
Dokaži: О 1 = О
Dokaz:
Naj bodo OA = OB = OD = OC polmeri opisanega kroga
ON + (ABC) izpustimo
AON = CON - pravokoten, vzdolž kraka in hipotenuza => AN = CN
Izpusti OM + (BCD)
COM DOM - pravokoten, vzdolž kraka in hipotenuze => CM = DM
Od točke 1 CON COM => ON = OM
ОN + (ABC) => ON, OM so polmeri vpisanega kroga.
Izrek je dokazan.
Za pravilen tetraeder obstaja možnost njegovega relativnega položaja s kroglo – dotika določene krogle z vsemi robovi. Ta krogla se včasih imenuje "polvpisana".
Lastnost 6: Odseki, ki povezujejo središča nasprotnih robov in so pravokotni na te robove, so polmeri napol vpisane krogle.
dano:
ABCD je pravilen tetraeder;
AL = BL, AK = CK, AS = DS,
BP = CP, BM = DM, CN = DN.
Dokaži:
LO = OK = OS = OM = ON = OP
Dokaz.
Tetraeder ABCD - pravilno => AO = BO = CO = DO
Razmislite o trikotnikih AOB, AOC, COD, BOD, BOC, AOD.
AO = BO =>? AOB - enakokraki =>
OL - mediana, višina, simetrala
AO = CO =>? AOC– enakokraki =>
ОК - mediana, višina, simetrala
CO = DO =>? COD– enakokraki =>
ON– mediana, višina, simetrala AOB => AOC = COD =
BO = DO =>? BOD– enakokraki => BOD = BOC = AOD
OM - mediana, višina, simetrala
AO = DO =>? AOD– enakokraki =>
OS - mediana, višina, simetrala
BO = CO =>? BOC– enakokraki =>
OP– mediana, višina, simetrala
AO = BO = CO = DO
AB = AC = AD = BC = BD = CD
3) OL, OK, ON, OM, OS, OP - višine enake polmerom OL, OK, ON, OM, OS, OP
enakokraki trikotniki krogle
Posledica:
V pravilni tetraeder lahko narišemo napol vpisano kroglo.
Lastnost 7:če je tetraeder pravilen, sta vsaka dva nasprotna robova tetraedra medsebojno pravokotna.
dano:
DABC - pravilen tetraeder;
H - ortocenter
Dokaži:
Dokaz:
DABC - pravilen tetraeder =>? ADB - enakostranični
(ADB) (EDC) = ED
ED - višina ADB => ED + AB,
AB + CE, => AB + (EDC) => AB + CD.
Na podoben način dokazujemo pravokotnost ostalih robov.
Lastnost 8: Šest ravnin simetrije se seka v eni točki. V točki O se sekajo štiri ravne črte, potegnjene skozi središča opisanega okrog robov krogov, pravokotnih na ravnine ploskve, in točka O je središče opisane krogle.
dano:
ABCD je pravilen tetraeder
Dokaži:
O - središče opisane krogle;
6 simetričnih ravnin se seka v točki O;
Dokaz.
CG + BD ker BCD - enakostranični => GO + BD (po izreku o treh pravokotnicah GO + BD)
BG = GD, ker AG - mediana ABD
ABD (ABD) =>? BOD - enakokraki => BO = DO
ED + AB, ker ABD - enostransko => OE + AD (po izreku treh pravokotnih)
BE = AE ker DE je mediana? ABD
ABD (ABD) =>? AOB - enakokraki => BO = AO
(AOB) (ABD) = AB
ON + (ABC) OF + AC (po izreku o treh
BF + AC, ker ABC - enakostranične pravokotnice)
AF = FC, ker BF - mediana? ABC
ABC (ABC) => AOC - enakokraki => AO = CO
(AOC)? (ABC) = AC
BO = AO => AO = BO = CO = DO - polmeri krogle,
AO = CO, opisan okoli tetraedra ABCD
(ABR) (ACG) = AO
(BCT) (ABR) = BO
(ACG) (BCT) = CO
(ADH) (CED) = DO
AB + (ABR) (ABR) (BCT) (ACG) (ADH) (CED) (BDF)
torej:
Točka O je središče opisane krogle,
V točki O se seka 6 simetričnih ravnin.
Lastnost 9: Top kot med navpičnicama, ki potekajo skozi oglišča tetraedra na ortocentre, je 109 ° 28 "
dano:
ABCD je pravilen tetraeder;
O je središče opisane krogle;
Dokaži:
Dokaz:
1) AS - višina
ASB = 90 o OSB pravokoten
2) (z lastnostjo pravilnega tetraedra)
3) AO = BO - polmeri opisane krogle
4) 70 ° 32 "
6) AO = BO = CO = DO =>? AOD =? AOC =? AOD =? COD =? BOD =? BOC
Zaključek.
(Učitelj in učenci povzamejo pouk. Eden od učencev s kratkim sporočilom spregovori o tetraedrjih kot strukturni enoti kemičnih elementov.)
Proučujejo se lastnosti pravilnega tetraedra in njegove "neverjetne" točke.
Ugotovljeno je bilo, da ima oblika samo takšnega tetraedra, ki ima vse zgoraj navedene lastnosti, pa tudi "idealno" točko, lahko molekule silikatov in ogljikovodikov. Druga možnost je, da so molekule sestavljene iz več pravilnih tetraedrov. Trenutno je tetraeder znan ne le kot predstavnik starodavne civilizacije, matematike, ampak tudi kot osnova strukture snovi.
Silikati so soli podobne snovi, ki vsebujejo spojine silicijevega kisika. Njihovo ime izvira iz latinske besede "sylex" - "kresen". Osnova silikatnih molekul so atomski radikali v obliki tetraedrov.
Silikati so pesek, glina, opeka, steklo, cement, emajl, smukec, azbest, smaragd in topaz.
Silikati predstavljajo več kot 75 % zemeljske skorje (in skupaj s kremenom približno 87 %) in več kot 95 % magmatskih kamnin.
Pomembna lastnost silikatov je zmožnost medsebojnega združevanja (polimerizacije) dveh ali več tetraedrov silicij-kisik skozi skupni atom kisika.
Nasičeni ogljikovodiki imajo enako obliko molekul, vendar so v nasprotju s silikati sestavljeni iz ogljika in vodika. Splošna formula molekul
Ogljikovodiki vključujejo zemeljski plin.
Upoštevati je treba lastnosti pravokotnih in enakostraničnih tetraedrov.
Literatura.