Graniastosłupy i ostrosłupy — zadania

$$V=P_p\cdot H=24\cdot7=168\ \text{cm}^3$$

Odpowiedź: C. $168$ cm$^3$.

$$V=\frac13 P_p H=\frac13\cdot27\cdot8=72\ \text{cm}^3$$

Odpowiedź: $72$ cm$^3$.

Przekątna kwadratu to $a\sqrt2$:

$$d=6\sqrt2\approx8{,}49\ \text{cm}$$

Sprawdzenie Pitagorasem: $\sqrt{36+36}=\sqrt{72}=6\sqrt2$ ✔

Odpowiedź: $6\sqrt2$ cm.

Krok 1 — krawędź:

$$a^3=64 \quad\Rightarrow\quad a=4\ \text{cm}$$

Krok 2 — pole:

$$P=6a^2=6\cdot16=96\ \text{cm}^2$$

Odpowiedź: A. $96$ cm$^2$.

Podstawy:

$$2\cdot25=50\ \text{cm}^2$$

Ściany boczne (obwód podstawy razy wysokość):

$$20\cdot8=160\ \text{cm}^2$$

$$P=50+160=210\ \text{cm}^2$$

Odpowiedź: $210$ cm$^2$.

Krok 1 — przekątna podstawy: $a\sqrt2$.

Krok 2 — przekątna bryły z twierdzenia Pitagorasa:

$$d=\sqrt{\left(a\sqrt2\right)^2+a^2}=\sqrt{2a^2+a^2}=a\sqrt3$$

Pułapka: $a\sqrt2$ to przekątna ściany, nie całej bryły.

Odpowiedź: D. $a\sqrt3$.

Krok 1 — pole podstawy:

$$P_p=\frac{6\cdot8}{2}=24\ \text{cm}^2$$

Krok 2 — objętość:

$$V=24\cdot12=288\ \text{cm}^3$$

Krok 3 — przeciwprostokątna:

$$c=\sqrt{36+64}=10\ \text{cm}$$

Krok 4 — pole całkowite. Obwód podstawy to $24$ cm:

$$P=2\cdot24+24\cdot12=48+288=336\ \text{cm}^2$$

Odpowiedź: $V=288$ cm$^3$, $P=336$ cm$^2$.

Krok 1 — pole podstawy:

$$P_p=64\ \text{cm}^2$$

Krok 2 — pole boczne:

$$P_b=4\cdot\frac{8\cdot5}{2}=4\cdot20=80\ \text{cm}^2$$

Krok 3 — razem:

$$P=64+80=144\ \text{cm}^2$$

Odpowiedź: $144$ cm$^2$.

$$V_{\text{ostr}}=\tfrac13 P_p H,\qquad V_{\text{gr}}=P_p H$$

Trzy jednakowe ostrosłupy wypełniają dokładnie taki graniastosłup.

Odpowiedź: B. trzy razy mniejsza.

Wysokość bryły $H$, połowa krawędzi podstawy ($6$ cm) i wysokość ściany bocznej ($10$ cm) tworzą trójkąt prostokątny, w którym apotema jest przeciwprostokątną:

$$H=\sqrt{10^2-6^2}=\sqrt{100-36}=\sqrt{64}=8\ \text{cm}$$

Rozpoznanie: trójka $6$–$8$–$10$.

Odpowiedź: $8$ cm.

Krok 1 — objętość:

$$V=50\cdot40\cdot30=60\,000\ \text{cm}^3$$

Krok 2 — litry ($1$ l $=1000$ cm$^3$):

$$60\,000:1000=60\ \text{litrów}$$

Odpowiedź: C. $60$ l.

Korzystamy ze wzoru na przekątną prostopadłościanu:

$$d=\sqrt{a^2+b^2+c^2}=\sqrt{9+16+144}=\sqrt{169}=13\ \text{cm}$$

Skąd ten wzór: najpierw Pitagoras w podstawie ($\sqrt{9+16}=5$), potem w trójkącie z wysokością ($\sqrt{25+144}=13$).

Odpowiedź: $13$ cm.

Z wzoru $V=\frac13 P_p H$ wyznaczamy pole podstawy:

$$P_p=\frac{3V}{H}=\frac{300}{12}=25\ \text{cm}^2$$

Sprawdzenie: $\frac13\cdot25\cdot12=100$ cm$^3$ ✔

Odpowiedź: $25$ cm$^2$.

Ścian bocznych jest tyle, ile boków ma podstawa, czyli $6$. Wszystkich ścian jest $8$ (razem z dwiema podstawami).

Odpowiedź: A. $6$.

Krok 1 — pole podstawy (trójkąt równoboczny):

$$P_p=\frac{a^2\sqrt3}{4}=\frac{16\sqrt3}{4}=4\sqrt3\ \text{cm}^2$$

Krok 2 — objętość:

$$V=4\sqrt3\cdot10=40\sqrt3\ \text{cm}^3\approx69{,}3\ \text{cm}^3$$

Odpowiedź: $40\sqrt3$ cm$^3$.

Objętość zależy od sześcianu krawędzi:

$$V_{\text{nowe}}=(2a)^3=8a^3=8V$$

Dla porównania: pole powierzchni wzrośnie czterokrotnie ($6(2a)^2=24a^2$), bo zależy od kwadratu krawędzi.

Odpowiedź: D. wzrośnie ośmiokrotnie.

Krok 1 — objętość:

$$V=\frac13\cdot36\cdot4=48\ \text{cm}^3$$

Krok 2 — wysokość ściany bocznej. Tworzy ją trójkąt prostokątny o przyprostokątnych $H=4$ i $\frac{a}{2}=3$:

$$h=\sqrt{16+9}=\sqrt{25}=5\ \text{cm}$$

Krok 3 — pole boczne:

$$P_b=4\cdot\frac{6\cdot5}{2}=60\ \text{cm}^2$$

Krok 4 — pole całkowite:

$$P=36+60=96\ \text{cm}^2$$

Odpowiedź: $V=48$ cm$^3$, $P=96$ cm$^2$.

Krok 1 — dno:

$$20\cdot8=160\ \text{m}^2$$

Krok 2 — dwie dłuższe ściany:

$$2\cdot(20\cdot1{,}5)=60\ \text{m}^2$$

Krok 3 — dwie krótsze ściany:

$$2\cdot(8\cdot1{,}5)=24\ \text{m}^2$$

Krok 4 — razem:

$$160+60+24=244\ \text{m}^2$$

Uwaga: basen nie ma górnej ściany — dlatego liczymy pięć powierzchni, a nie sześć.

Odpowiedź: $244$ m$^2$.

Krok 1 — pole trójkąta:

$$P_p=\frac{2\cdot1{,}5}{2}=1{,}5\ \text{m}^2$$

Krok 2 — objętość:

$$V=1{,}5\cdot3=4{,}5\ \text{m}^3$$

Krok 3 — dwie ściany trójkątne:

$$2\cdot1{,}5=3\ \text{m}^2$$

Odpowiedź: $V=4{,}5$ m$^3$, materiał na ściany trójkątne $3$ m$^2$.

Krok 1 — objętość sześcianu:

$$V_1=6^3=216\ \text{cm}^3$$

Krok 2 — objętość ostrosłupa. Podstawa to kwadrat o polu $36$ cm$^2$, a wysokość równa krawędzi sześcianu, czyli $6$ cm:

$$V_2=\frac13\cdot36\cdot6=72\ \text{cm}^3$$

Krok 3 — pozostała część:

$$216-72=144\ \text{cm}^3$$

Krok 4 — procent:

$$\frac{144}{216}=\frac23\approx66{,}7\%$$

Warto zauważyć: taki ostrosłup zawsze zajmuje dokładnie jedną trzecią sześcianu — to bezpośrednia konsekwencja współczynnika $\frac13$ we wzorze na objętość.

Odpowiedź: $144$ cm$^3$, czyli około $66{,}7\%$ sześcianu.