Start › Definicje i teoria › Matematyka › Graniastosłupy
∑ Matematyka⚛ Fizyka⬡ Chemia📖 Język polski

Definicje: Graniastosłupy

Definicja graniastosłupa, graniastosłupy proste i prawidłowe, sześcian i prostopadłościan, siatki, przekątne i przekroje.

12 definicji
Graniastosłupy i ostrosłupy SP · szkoła podstawowa

Graniastosłup

Ma dwie identyczne, równoległe podstawy i ściany boczne będące prostokątami (w graniastosłupie prostym).

$$V=P_p\cdot H,\qquad P_c=2P_p+P_b,\qquad P_b=Ob_p\cdot H$$

Ostrosłup

Ma jedną podstawę, a ściany boczne są trójkątami zbiegającymi się w jednym wierzchołku.

$$V=\frac{1}{3}P_p\cdot H,\qquad P_c=P_p+P_b$$

Ostrosłup ma trzykrotnie mniejszą objętość niż graniastosłup o tej samej podstawie i wysokości.

Oznaczenia

  • $P_p$ — pole podstawy
  • $H$ — wysokość bryły (odcinek prostopadły do podstawy)
  • $h$ — wysokość ściany bocznej ostrosłupa (apotema)
  • $P_b$ — pole powierzchni bocznej, $P_c$ — pole całkowite

Bryły prawidłowe

Określenie prawidłowy oznacza, że podstawą jest wielokąt foremny: w ostrosłupie prawidłowym czworokątnym podstawą jest kwadrat, w trójkątnym — trójkąt równoboczny.

Na co uważać

Nie myl wysokości bryły $H$ z wysokością ściany bocznej $h$. Do objętości wchodzi $H$, do pola bocznego $h$. Wiąże je twierdzenie Pitagorasa. Pamiętaj też o jednostkach: $1\ \text{l}=1\ \text{dm}^3=1000\ \text{cm}^3$.

Bryły — graniastosłupy i ostrosłupy SP · szkoła podstawowa
Graniastosłup — bryła o dwóch równoległych i przystających podstawach (wielokątach) połączonych prostokątnymi bocznymi ścianami. Prosty: boczne krawędzie prostopadłe do podstaw.
Ostrosłup — bryła o podstawie (wielokącie) i trójkątnych ścianach bocznych zbiegających się w wierzchołku (apex).
Wzory — graniastosłup prosty:
  • Objętość: $V = P_{podst} \cdot h$ (pole podstawy × wysokość)
  • Pole powierzchni: $P_{pp} = 2P_{podst} + P_{boczna}$
  • Sześcian ($a$): $V = a^3$; $P_{pp} = 6a^2$
  • Prostopadłościan ($a,b,c$): $V = abc$; $P_{pp} = 2(ab+bc+ca)$
Wzory — ostrosłup:
  • Objętość: $V = \dfrac{1}{3} P_{podst} \cdot h$
  • Stożek: $V = \dfrac{1}{3}\pi r^2 h$; Walec: $V = \pi r^2 h$
  • Kula: $V = \dfrac{4}{3}\pi r^3$; $P_{pp} = 4\pi r^2$
Przykład: Ostrosłup czworokątny (kwadratowy) o podstawie $6\times6$ cm i wysokości 8 cm. $$V = \frac{1}{3} \cdot 6^2 \cdot 8 = \frac{1}{3} \cdot 36 \cdot 8 = 96 \text{ cm}^3$$
⚡ Zapamiętaj: Objętość ostrosłupa = $\frac{1}{3}$ objętości graniastosłupa o tej samej podstawie i wysokości. Trzy takie ostrosłupy wypełniają jeden graniastosłup.
Graniastosłupy — siatki, pole i objętość SP · szkoła podstawowa

Budowa graniastosłupa

Graniastosłup prosty ma dwie identyczne, równoległe podstawy i ściany boczne będące prostokątami. Nazwa pochodzi od kształtu podstawy: graniastosłup trójkątny, czworokątny, sześciokątny.

Liczba elementów

Dla podstawy o $n$ bokach: ścian $n+2$, krawędzi $3n$, wierzchołków $2n$. Prostopadłościan ($n=4$): $6$ ścian, $12$ krawędzi, $8$ wierzchołków.

Objętość

$$V=P_p\cdot H$$

Szczególne przypadki:

$$V_{\text{prostopadłościan}}=a\cdot b\cdot c,\qquad V_{\text{sześcian}}=a^3$$

Pole powierzchni

$$P_c=2P_p+P_b,\qquad P_b=Ob_p\cdot H$$

Dla sześcianu: $P_c=6a^2$.

Siatka bryły

To rozłożona na płaszczyźnie powierzchnia bryły. Siatka sześcianu składa się z sześciu jednakowych kwadratów; siatka graniastosłupa — z dwóch podstaw i prostokąta o długości równej obwodowi podstawy.

Jednostki objętości

$$1\ \text{l}=1\ \text{dm}^3=1000\ \text{cm}^3,\qquad 1\ \text{m}^3=1000\ \text{dm}^3$$

Na co uważać

Nie myl objętości z polem powierzchni — dla sześcianu o krawędzi $4$ objętość wynosi $64$, a pole $96$. Przy zamianie jednostek objętości przelicznik podnosimy do trzeciej potęgi: $1\ \text{dm}=10\ \text{cm}$, ale $1\ \text{dm}^3=1000\ \text{cm}^3$.

Graniastosłupy proste — od siatki do objętości SP · szkoła podstawowa

Czym jest graniastosłup prosty

To bryła o dwóch jednakowych, równoległych podstawach połączonych ścianami bocznymi, które są prostokątami. Nazwa bierze się od kształtu podstawy: graniastosłup trójkątny, czworokątny, sześciokątny.

Ile ma elementów

Dla podstawy o $n$ bokach:

  • ścian: $n+2$ (dwie podstawy i $n$ ścian bocznych)
  • wierzchołków: $2n$
  • krawędzi: $3n$ ($n$ w dole, $n$ w górze, $n$ pionowych)

Przykład dla sześciokąta: $8$ ścian, $12$ wierzchołków, $18$ krawędzi.

Siatka

Siatka to bryła rozłożona na płasko: dwie podstawy plus pas $n$ prostokątów. Wysokość każdego prostokąta jest równa wysokości graniastosłupa.

Pole powierzchni

$$P_c=2P_p+P_b,\qquad P_b=O_p\cdot H$$

Pole boczne liczymy jako obwód podstawy razy wysokość, bo rozwinięte ściany boczne tworzą jeden duży prostokąt.

Objętość

$$V=P_p\cdot H$$

Dla prostopadłościanu upraszcza się to do $V=a\cdot b\cdot c$, a dla sześcianu do $V=a^3$.

Sześcian i prostopadłościan

$$P_{\text{sześcianu}}=6a^2,\qquad V_{\text{sześcianu}}=a^3$$

$$P_{\text{prostopadłościanu}}=2(ab+ac+bc)$$

Sześcian ma $12$ krawędzi — to przydaje się w zadaniach o szkielecie z drutu: potrzeba $12a$.

Jednostki objętości

  • $1$ cm$^3=1000$ mm$^3$
  • $1$ dm$^3=1000$ cm$^3=1$ litr
  • $1$ m$^3=1000$ dm$^3=1000$ litrów

Przelicznik jednostek objętości to sześcian przelicznika długości.

Zadania odwrotne

Z $V=P_p H$ wyznaczamy brakującą wielkość dzieleniem: $H=V:P_p$ albo $P_p=V:H$.

Na co uważać

Pole zapisujemy w cm$^2$, objętość w cm$^3$ — pomylona jednostka to najczęstszy powód utraty punktu. Przy pytaniu „ile kostek się zmieści” bezpieczniej liczyć kostki wzdłuż każdej krawędzi niż dzielić objętości: jeśli wymiary nie dzielą się bez reszty, sam iloraz objętości daje wynik zawyżony.

Ostrosłupy — siatki, pole i objętość SP · szkoła podstawowa
Temat lekcji: Ostrosłupy

Czym różni się ostrosłup od graniastosłupa

Ostrosłup ma jedną podstawę i jeden wierzchołek nad nią; wszystkie ściany boczne to trójkąty zbiegające się w tym wierzchołku. Graniastosłup ma dwie podstawy i prostokątne ściany boczne.

Ile ma elementów

Dla podstawy o $n$ bokach:

  • ścian: $n+1$
  • wierzchołków: $n+1$
  • krawędzi: $2n$

Stąd zadania odwrotne: ostrosłup o $12$ krawędziach ma podstawę sześciokątną ($2n=12$), a ostrosłup o $9$ wierzchołkach — ośmiokątną ($n+1=9$).

Ostrosłup prawidłowy

Ma podstawę będącą wielokątem foremnym, a spodek wysokości leży w środku podstawy. Wszystkie ściany boczne są wtedy przystającymi trójkątami równoramiennymi.

Siatka

Ostrosłup prawidłowy czworokątny: jeden kwadrat i cztery jednakowe trójkąty równoramienne. Czworościan foremny: cztery jednakowe trójkąty równoboczne.

Pole powierzchni

$$P_c=P_p+P_b$$

Pole boczne to suma pól trójkątów. Dla ostrosłupa prawidłowego o $n$ ścianach, krawędzi podstawy $a$ i wysokości ściany bocznej $h$ (apotemie):

$$P_b=n\cdot\frac{a\cdot h}{2}$$

Objętość

$$V=\frac13 P_p\cdot H$$

Współczynnik $\frac13$ nie jest przypadkowy: trzy jednakowe ostrosłupy wypełniają dokładnie graniastosłup o tej samej podstawie i wysokości.

Wysokość bryły a wysokość ściany

To dwie różne wielkości. W ostrosłupie prawidłowym czworokątnym łączy je trójkąt prostokątny o przyprostokątnych $H$ i $\frac{a}{2}$ oraz przeciwprostokątnej $h$:

$$h^2=H^2+\left(\frac{a}{2}\right)^2$$

Przykład: $a=10$, $h=13$, więc $H=\sqrt{169-25}=12$.

Zadania odwrotne

Z $V=\frac13 P_p H$ wynika $H=\frac{3V}{P_p}$ oraz $P_p=\frac{3V}{H}$. Zwróć uwagę na trójkę w liczniku — to najczęściej gubiony element.

Na co uważać

Pomijanie $\frac13$ przy objętości ostrosłupa to błąd numer jeden. Numer dwa to wstawianie wysokości bryły zamiast wysokości ściany bocznej przy liczeniu pola — zawsze sprawdź, którą wielkość podano w treści.

Graniastosłupy — własności (klasa 8 SP) SP · szkoła podstawowa
Temat lekcji: Graniastosłupy

Budowa

Graniastosłup ma dwie przystające podstawy połączone ścianami bocznymi. W graniastosłupie prostym ściany boczne to prostokąty.

Rodzaje

Prawidłowy — podstawą jest wielokąt foremny; prostopadłościan i sześcian to szczególne przypadki.

Objętość

$V=P_p\cdot H$, gdzie $P_p$ to pole podstawy, a $H$ wysokość.

Pole powierzchni

$P_c=2P_p+P_b$, gdzie $P_b$ to pole powierzchni bocznej.

Objętość graniastosłupa — obliczenia (klasa 8 SP) SP · szkoła podstawowa

Wzór

$V=P_p\cdot H$ — pole podstawy razy wysokość.

Sześcian i prostopadłościan

Sześcian: $V=a^3$. Prostopadłościan: $V=a\cdot b\cdot c$.

Przykład

Prostopadłościan $2\times3\times4$ ma objętość $24$.

Jednostki

Objętość podajemy w $cm^3$, $dm^3$, $m^3$; $1\,dm^3=1$ litr.

Pole powierzchni graniastosłupa (klasa 8 SP) SP · szkoła podstawowa

Wzór

$P_c=2P_p+P_b$.

Elementy

$P_p$ to pole podstawy (są dwie), $P_b$ to pole powierzchni bocznej.

Powierzchnia boczna

Dla graniastosłupa prostego $P_b=Ob_p\cdot H$.

Przykład

Sześcian o krawędzi $a$: $P_c=6a^2$.

Graniastosłupy i ostrosłupy — zadania (klasa 8 SP) SP · szkoła podstawowa

Graniastosłup

Dwie równoległe podstawy i ściany boczne będące prostokątami; $V=P_p H$.

Ostrosłup

Jedna podstawa i ściany boczne trójkątne schodzące się w wierzchołku; $V=\frac{1}{3}P_p H$.

Pola

$P_c=2P_p+P_b$ (graniastosłup), $P_c=P_p+P_b$ (ostrosłup).

Stereometria — kąty między prostymi i płaszczyznami LO · szkoła średnia
Definicja: Kąt między prostymi w przestrzeni to kąt ostry między nimi (lub ich równoległymi) w przesunięciu do wspólnego punktu. Kąt między prostą a płaszczyzną: kąt między prostą a jej rzutem prostopadłym na płaszczyznę.
Prosto mówiąc: W przestrzeni 3D obliczasz kąty rzutując na odpowiednie przekroje i korzystając z trygonometrii. Trójkąt prostokątny pojawia się przy wyznaczaniu kąta.
Zastosowanie:
  • Geometria graniastosłupów i ostrosłupów
  • Nachylenie dachu (kąt krokwi z poziomem)
  • Grafika 3D i CAD
Przykład: Sześcian o krawędzi 1. Kąt przekątnej ściany z przekątną przestrzenną: $\tan\alpha=\tfrac{1}{\sqrt2}$, $\alpha=\arctan\tfrac{1}{\sqrt2}\approx35{,}3°$.
⚡ Zapamiętaj: W stereometrii szukasz zawsze trójkąta prostokątnego. Wyznacz odpowiednią wysokość lub rzut, a potem stosuj trygonometrię 2D.
Graniastosłupy — pole i objętość (klasa 4 LO) LO · szkoła średnia

Objętość

$V=P_p\cdot H$ — pole podstawy razy wysokość.

Pole powierzchni

$P_c=2P_p+P_b$, gdzie $P_b$ to pole boczne.

Graniastosłup prawidłowy

Podstawą jest wielokąt foremny; obliczenia korzystają z jego pola i obwodu.

Przekątne

Przekątną bryły wyznaczamy z twierdzenia Pitagorasa w przestrzeni.

Przekroje graniastosłupów i ostrosłupów (klasa 4 LO) LO · szkoła średnia

Przekrój

Przecięcie bryły płaszczyzną daje figurę płaską (wielokąt).

Równoległy do podstawy

W ostrosłupie daje figurę podobną do podstawy, w graniastosłupie — przystającą.

Przekątne

Przekątna ściany $a\sqrt2$, przekątna sześcianu $a\sqrt3$.

Zastosowanie

Obliczanie pól przekrojów i kątów.

Zacznij dziś

Zacznij naukę już dziś — to nic nie kosztuje

Załóż bezpłatne konto i otwórz dostęp do pełnego śledzenia postępów, planów nauki i quizów. Arkusze i zadania podstawowe są dostępne bez rejestracji. Już ponad 5 000 uczniów uczy się z Matematix.