Dział 8

Stereometria

Objętości, pola powierzchni, graniastosłupy, ostrosłupy, bryły obrotowe i kąty wewnątrz brył.

Oficjalna Karta Wzorów CKE

Pobierz i miej ją pod ręką.

Pobierz PDF

Wstęp: Stereometria to po prostu planimetria w 3D

Większość uczniów boi się brył przestrzennych, bo trudno je sobie wyobrazić i narysować. Prawda jest jednak taka, że każde zdanie ze stereometrii na poziomie podstawowym polega na "pocięciu" tej figury, znalezieniu w środku ukrytego trójkąta prostokątnego i użyciu na nim zwykłego Pitagorasa lub wyuczonej wcześniej trygonometrii.

1 Objętość i Pole Całkowite

CKE dzieli bryły "kanciaste" na dwie rodziny: Graniastosłupy (te, które mają dwie równoległe podstawy – "wieżowce") oraz Ostrosłupy (te, które zwężają się u góry w jeden czubek – "piramidy"). Wzory na ich objętość różnią się zaledwie jednym potężnym ułamkiem!

Graniastosłupy (Wieżowce)

Pole podstawy mnożysz po prostu przez pionową wysokość całej bryły.

V=PpHV = P_p \cdot H
Pc=2Pp+PbP_c = 2P_p + P_b
Ostrosłupy (W szpic)

Zajmują znacznie mniej miejsca. Wszystko, co zwęża się w szpic, zawsze dzielimy przez 3!

V=13PpHV = \frac{1}{3} P_p \cdot H
Pc=Pp+PbP_c = P_p + P_b
Słowniczek symboli:
VV - ObjętośćPcP_c - Pole całkowitePpP_p - Pole podstawy (dna)PbP_b - Pole ścian bocznych

2 Magiczne słowo "Prawidłowy"

Najczęstszy błąd maturzystów to zła interpretacja nazwy bryły. Kiedy w zadaniu pojawia się słowo PRAWIDŁOWY, to nie znaczy tylko, że stoi prosto. Oznacza to, że w podstawie bryły leży idealny wielokąt foremny (wszystkie boki na dnie są równej długości!).

Graniastosłup prawidłowy czworokątny
W podstawie leży KWADRAT. (A nie prostokąt!)
Ostrosłup prawidłowy trójkątny
W podstawie leży trójkąt równoboczny.
Graniastosłup prawidłowy sześciokątny
W podstawie masz sześciokąt foremny (czyli 6 złączonych trójkątów równobocznych).

3 Kąty nachylenia (Święty Graal CKE)

Praktycznie każde rozbudowane zadanie otwarte z brył będzie wymagało od Ciebie znalezienia jakiegoś kąta w pustej przestrzeni. Musisz zapamiętać te dwa najpopularniejsze "ukryte trójkąty prostokątne", które dorysowujesz ołówkiem do arkusza.

Kąt nachylenia KRAWĘDZI

Zrzucasz pionową wysokość bryły HH. Kąt ląduje między dłuższą krawędzią boczną na rogu bryły, a połową przekątnej na podstawie.

  • Pionowy bok (przyprostokątna 1): Wysokość H
  • Poziomy dół (przyprostokątna 2): Połowa przekątnej podstawy
  • Skośny bok (przeciwprostokątna): Krawędź boczna
Kąt nachylenia ŚCIANY

Zrzucasz pionową wysokość bryły HH. Kąt ląduje między wysokością pochyłej ściany bocznej hh, a połową boku podstawy.

  • Pionowy bok (przyprostokątna 1): Wysokość H
  • Poziomy dół (przyprostokątna 2): Połowa boku podstawy (lub promień)
  • Skośny bok (przeciwprostokątna): Wysokość ściany bocznej (h)
Wizualizacja Ostrosłupa Prawidłowego Czworokątnego

4 Bryły obrotowe: Walec i Stożek

Powstają w wyniku szybkiego obracania figur płaskich (prostokąta by otrzymać walec, lub trójkąta by otrzymać stożek). Zamiast wymiarów boków mają promień podstawy (r), w której leży idealne koło. Wzory na objętość są identyczne jak u kanciastych kuzynów, pod warunkiem że jako PpP_p zawsze podstawisz pole koła: πr2\pi r^2.

Walec (Puszka)
V=πr2HV = \pi r^2 \cdot H
Pole boczne to wyprostowany prostokąt, owijający obwód koła:
Pb=2πrHP_b = 2\pi r \cdot H
Stożek (Rożek)
V=13πr2HV = \frac{1}{3} \pi r^2 \cdot H
Długość bocznej "skoczni" nazywamy tworzącą (ll). Możesz ją policzyć z Pitagorasa: H2+r2=l2H^2 + r^2 = l^2.
Pb=πrlP_b = \pi r \cdot l

5 Kula (Najprostsze wzory)

Kula ma to do siebie, że jej kształt zależy wyłącznie od jednego parametru – promienia kuli (R). Wystarczy podnieść go do odpowiedniej potęgi i pomnożyć przez dziwne ułamki, o których na szczęście przypominają tablice maturalne. Zazwyczaj jest to jedno proste zadanie w zamkniętych.

Objętość kuli
Zawsze sześcian promienia!
V=43πR3V = \frac{4}{3}\pi R^3
Pole Sfery (Skorupa)
Pole, po którym jeździmy palcem po globusie.
P=4πR2P = 4\pi R^2
Wyobraźnia 3D gotowa?

Stereometrię zdaje się świetnymi, dużymi rysunkami. Jeśli będziesz poprawnie rysować ukryte trójkąty, zadania same się rozwiążą. Przećwicz wzory na naszej bazie testowej!

Rozwiąż Quiz ze Stereometrii 🚀