Twój postęp zapisuje się tylko w tej przeglądarce. Zaloguj się, żeby nie stracić go po zmianie urządzenia. Zaloguj się
Stereometria – geometria przestrzenna

Twierdzenie Pitagorasa w stereometriiPodstawa

Twierdzenie Pitagorasa działa nie tylko na kartce, ale również wewnątrz brył. Pozwala obliczać przekątne, wysokości i odległości w przestrzeni, gdy odnajdziemy odpowiedni trójkąt prostokątny.

Matematyka ·2 min czytania ·6 ćwiczeń


Twierdzenie Pitagorasa w stereometrii służy do obliczania długości w trójkątach prostokątnych znajdujących się na powierzchni lub wewnątrz bryły. Najpierw trzeba wskazać taki trójkąt i jego kąt prosty.

Pojęcia, od których zaczynamy

Przyprostokątne spotykają się pod kątem \(90^\circ\). Przeciwprostokątna leży naprzeciw tego kąta i jest najdłuższym bokiem. Dla przyprostokątnych \(u,v\) i przeciwprostokątnej \(w\) zapisujemy \(u^2+v^2=w^2\). Litery same nie decydują, który bok stoi po której stronie.

Jeśli szukasz przeciwprostokątnej, dodajesz kwadraty. Jeśli szukasz przyprostokątnej, odejmujesz jej partnera od kwadratu przeciwprostokątnej: \(u=\sqrt{w^2-v^2}\). Nie wystarczy, że na szkicu kąt wygląda na prosty. Musi to wynikać np. z wysokości prostopadłej do podstawy albo prostokątnej ściany.

Zasady i wzory

Twierdzenie Pitagorasa w stereometrii stosujemy w trójkątach prostokątnych leżących w podstawie, ścianie lub wewnątrz bryły. Jeden rachunek może wyznaczyć bok trójkąta potrzebnego w następnym etapie.

  • Wskaż rzeczywisty trójkąt prostokątny w bryle.
  • Wskaż trzy boki jednego trójkąta i uzasadnij, dlaczego ma kąt prosty.
  • Długości zawsze wybieramy jako dodatnie pierwiastki.
\[d^2=d_p^2+H^2\]

W prostopadłościanie prowadzi to do \(d^2=a^2+b^2+c^2\).

Jak czytać rysunek?

Pitagoras w przekroju stożkaWyróżniono połowę przekroju osiowego: promień pięć, wysokość dwanaście, tworząca trzynaście.Pitagoras w przekroju stożkar = 5H = 12l = 13r = 5l² = r² + H²

W połowie przekroju osiowego stożka promień \(r\) i wysokość \(H\) są przyprostokątnymi. Tworząca \(l\) leży naprzeciw kąta prostego. Dlatego \(l^2=r^2+H^2\). Wyróżniona połowa przekroju pokazuje, które odcinki należą do tego samego trójkąta.

Przykład krok po kroku

Prostopadłościan ma wymiary 2, 3 i 6. Oblicz przekątną bryły.

  1. Zapisz sumę trzech kwadratów.\(d^2=2^2+3^2+6^2\)
  2. Oblicz.\(d^2=4+9+36=49\)
  3. Wyciągnij pierwiastek.\(d=7\)

Typowy błąd

Wzór działa dla długości prostopadłych kierunków, nie dla dowolnych trzech odcinków.

\(d=2+3+6\)Przekątna nie biegnie wzdłuż krawędzi.
\(d=\sqrt{2^2+3^2+6^2}=7\)

Dodatkowy przykład i kontrola

Stożek ma tworzącą \(13\) i promień \(5\). Szukamy wysokości, więc odejmujemy: \(H^2=13^2-5^2=169-25=144\), zatem \(H=12\). Kontrola: \(5^2+12^2=13^2\). Wynik \(-12\) nie opisuje długości.

W ostrosłupie prawidłowym czworokątnym o boku podstawy \(6\) i wysokości \(4\) wysokość ściany bocznej wynosi \(\sqrt{4^2+3^2}=5\). Krawędź boczna biegnie jednak do wierzchołka podstawy: jej rzut ma długość \(3\sqrt2\), więc krawędź wynosi \(\sqrt{4^2+(3\sqrt2)^2}=\sqrt{34}\). Inny odcinek oznacza inny trójkąt, nawet w tej samej bryle.

Najczęstsze pytania

Kiedy w bryle wolno użyć twierdzenia Pitagorasa?
Gdy wskazane odcinki są bokami trójkąta prostokątnego. Prostopadłość musi wynikać z danych lub własności bryły.
Kiedy dodajemy, a kiedy odejmujemy kwadraty długości?
Szukając przeciwprostokątnej, dodajemy kwadraty przyprostokątnych. Szukając przyprostokątnej, odejmujemy od kwadratu przeciwprostokątnej kwadrat drugiej przyprostokątnej.

Poćwicz

ABCD

Szukamy przyprostokątnej trójkąta o przeciwprostokątnej \(10\) i drugiej przyprostokątnej \(6\). Które działanie jest właściwe?

ABCD

W prostopadłościanie krawędzie wychodzące z jednego wierzchołka mają \(6,8,24\). Jaka jest przekątna bryły?

ABCD

Stożek ma tworzącą \(13\) i promień \(5\). Jaka jest jego wysokość?

ABCD

Uzupełnij zdanie: „Przekątna sześcianu o krawędzi 4 wynosi …”.

ABCD

Które zdanie poprawnie naprawia błąd: „W stereometrii można od razu stosować twierdzenie Pitagorasa do dowolnych trzech odcinków.”?

ABCD

W ostrosłupie prawidłowym czworokątnym wysokość wynosi \(8\), a odległość środka podstawy od wierzchołka podstawy \(6\). Krawędź boczna ma:

Sprawdź, ile już umiesz

Przećwicz to zagadnienie na fiszkach albo przejdź do zestawu zadań z całego działu.

Ebook PDF 395 zadań maturalnych z matematyki podstawowej z rozwiązaniami krok po kroku w jednym pliku. Zobacz ebook (19,99 zł)