Призма примери 1

Решени задаци, четворострана призма.

Задаци


Текст задатака објашњених у видео лекцији.

Пр.1)   Израчунати површину и запремину правилне четворостране призме ако је њена дијагонала 25cm, а дијагонала њене бочне стране 20cm.

Пр.2)   Израчунати површину и запремину квадра ако се његове ивице односе као 2:6:9, а његова дијагонала је дужине 44cm.


Пр.1)

 212

У овом задатку нам jе потребно израчунати површину PP и запремину VV правилне четворостране призме ABCDA1B1C1D1ABCD{A_1}{B_1}{C_1}{D_1}. 

Троугао △ABD1\vartriangle AB{D_1} jе прав троугао, онда по Питагориноj теореми AD12+AB2=BD12A{D_1}^2 + A{B^2} = B{D_1}^2 или D2=a2+dn2{D^2} = {a^2} + {d_n}^2. Тогда

a=D2−dn2=625−400=225=15смa = \sqrt {{D^2} - {{d_n}^2}} = \sqrt {625 - 400} = \sqrt {225} = 15см

Израчунамо висину призме HH. Троугао △ADD1\vartriangle AD{D_1} jе прав троугао, онда по Питагориноj теореми имамо AD2+DD12=AD12A{D^2} + D{D_1}^2 = A{D_1}^2 или dn2=a2+H2{d_n}^2 = {a^2} + {H^2}. Тогда H=400−225=57смH = \sqrt {400 - 225} = 5\sqrt 7см 

Сад можемо израчунати површину PP и запремину VV.

P=2B+MP=2a2+4aHP=2⋅152+4⋅15⋅57P=150(3+27)см2V=B⋅HV=a2⋅HV=11257см3\begin{aligned}&P = 2B + M \\ &P = 2{a^2} + 4aH \\ &P = 2 \cdot {15^2} + 4 \cdot 15 \cdot 5\sqrt 7 \\ &\boxed{P = 150(3 + 2\sqrt 7 ){см^2}} \\ &V = B \cdot H \\ &V = {a^2} \cdot H \\ &\boxed{V = 1125\sqrt 7 {см^3}}\end{aligned}

Пр.2) 

 213

Основне ивице означимо са aa и bb, а његову висину са HH.

Тада нам у задатку дате да je

a:b:H=2:6:9a:b:H = 2:6:9

имамо продужину пропорциjу коjу решавамо тако што a=2k,b=6k,H=9ka = 2k,b = 6k,H = 9k

Такође дата дијагонала квадра DD дужине 44cm.

У правоуглом троуглу △BDD1\vartriangle BD{D_1} катета DD1D{D_1} jе jеднако HH, хипотенуза BD1B{D_1} je DD, а другу катету BDBD означимо са dd:

D2=H2+d2D2=H2+a2+b2442=(9k)2+(2k)2+(6k)21936=121k2k2=16k=4\begin{aligned}&{D^2} = {H^2} + {d^2} \\ &{D^2} = {H^2} + {a^2} + {b^2} \\ &{44^2} = {\left( {9k} \right)^2} + {\left( {2k} \right)^2} + {\left( {6k} \right)^2} \\ &1936 = 121{k^2} \\ &{k^2} = 16 \\ &k = 4\end{aligned}

Сад можемо лако израчунати a=8,b=24,H=36a = 8,b = 24,H = 36

P=2B+MP=2ab+2aH+2bHP=2⋅8⋅24+2⋅8⋅36+2⋅24⋅36P=2688cm2V=B⋅HV=abHV=6912cm3\begin{aligned}&P = 2B + M \\ &P = 2ab + 2aH + 2bH \\ &P = 2 \cdot 8 \cdot 24 + 2 \cdot 8 \cdot 36 + 2 \cdot 24 \cdot 36 \\ &\boxed{P = 2688c{m^2}} \\ &V = B \cdot H \\ &V = abH \\ &\boxed{V = 6912c{m^3}}\end{aligned}

Елементе призме налазите из правоуглих троуглова у њој. Код правилне четворостране призме просторна дијагонала DD, основна ивица aa и дијагонала бочне стране dnd_n граде правоугли троугао, D2=a2+dn2D^2 = a^2 + d_n^2, а бочна страна даје dn2=a2+H2d_n^2 = a^2 + H^2. Код квадра је D2=a2+b2+H2D^2 = a^2 + b^2 + H^2, јер је дијагонала његове основе d=a2+b2d = \sqrt{a^2 + b^2}, а код квадрата у основи d=a2d = a\sqrt 2.

Кад су ивице дате у размери, на пример a:b:H=1:2:2a : b : H = 1 : 2 : 2, уведите a=ka = k, b=2kb = 2k, H=2kH = 2k, убаците их у формулу за дијагоналу и нађите kk; овде је D=3kD = 3k. Тек онда рачунате P=2B+MP = 2B + M и V=BHV = BH. Честа грешка је дијагоналу бочне стране заменити просторном дијагоналом.

abcdD
15 cm
20 cm
60 cm
Дијагонала основе d
25 cm
Просторна дијагонала D
65 cm
Површина P
4800 cm²
Запремина V
18.000 cm³
Просторна дијагонала се рачуна у два корака: прво d2=a2+b2d^2 = a^2 + b^2 у основи, па D2=d2+c2D^2 = d^2 + c^2, где је cc висина. За ивице 15 cm, 20 cm и 60 cm добијате d=25d = 25 cm и D=65D = 65 cm.

Дијагонала квадра одговара на питање да ли ће дугачак предмет стати у кутију, гепек или собу, па је рачунају сви који пакују и шаљу робу.

Кутија за штап

Штап за пецање дугачак 65 cm треба послати у кутији облика квадра. Продавница амбалаже има кутије у више величина, али су им ивице увек у односу 3:4:123 : 4 : 12. Колике су ивице најмање такве кутије у коју штап стаје положен по просторној дијагонали? Колико картона треба за њу и колика јој је запремина?

Решење

  1. Ивице су a=3ka = 3k, b=4kb = 4k и H=12kH = 12k, па је D2=9k2+16k2+144k2=169k2D^2 = 9k^2 + 16k^2 + 144k^2 = 169k^2 и D=13kD = 13k.
  2. Из 13k=6513k = 65 следи k=5k = 5, па су ивице 15 cm, 20 cm и 60 cm.
  3. Површина: P=2(15⋅20+15⋅60+20⋅60)=2(300+900+1200)=4800P = 2(15 \cdot 20 + 15 \cdot 60 + 20 \cdot 60) = 2(300 + 900 + 1200) = 4800 cm².
  4. Запремина: V=15⋅20⋅60=18 000V = 15 \cdot 20 \cdot 60 = 18\,000 cm³, односно 18 l.

Одговор: Најмања таква кутија има ивице 15 cm, 20 cm и 60 cm, за њу треба 4800 cm² картона, а запремина јој је 18 l.

Задатак за вежбу

Дијагонала правилне четворостране призме је 9 cm, а дијагонала бочне стране 65\sqrt{65} cm. Израчунајте површину и запремину призме.

Прикажи решење

a2=D2−dn2=81−65=16a^2 = D^2 - d_n^2 = 81 - 65 = 16, па је a=4a = 4 cm, а H=65−16=7H = \sqrt{65 - 16} = 7 cm. P=2⋅16+4⋅4⋅7=144P = 2 \cdot 16 + 4 \cdot 4 \cdot 7 = 144 cm² и V=16⋅7=112V = 16 \cdot 7 = 112 cm³.