главнаяреклама на сайтезаработоксотрудничество База знаний Allbest
 
 
Сколько стоит заказать работу?   Искать с помощью Google и Яндекса
 



Цилиндр

Стереометрия - это раздел геометрии, в котором изучаются фигуры в пространстве. Определение цилиндра. Элементы и свойства цилиндра. Площадь цилиндра. Площадь полной поверхности цилиндра. Объем цилиндра. В практической части - примеры решения задач.

Рубрика: Математика
Вид: методичка
Язык: русский
Дата добавления: 10.06.2008
Размер файла: 8,6 M

Полная информация о работе Полная информация о работе
Скачать работу можно здесь Скачать работу можно здесь

рекомендуем


Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже.

Название работы:
E-mail (не обязательно):
Ваше имя или ник:
Файл:


Cтуденты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны

Подобные документы


1. Задачи по математике
Пример решения задачи на нахождение корня уравнения. Определение веса бетонного шара. Коэффициент полезного действия: понятие, формула. Нахождение значения функции. Плоскость основания цилиндра. Угол между плоскостью сечения и основания цилиндра.
контрольная работа [57,2 K], добавлен 27.12.2013

2. Решение задачи обтекания кругового цилиндра идеальной жидкостью в кватернионах
Понятие кватернионов: свойства, замена матрицами, геометрическая и тригонометрическая интерпретации. Изучение обтекания кругового цилиндра в идеальной жидкости, создание программы для визуализации задачи, ее решение в комплексной форме в квартернионах.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 28.06.2013

3. Развертки геометрических тел
Построение разверток поверхностей. Параллелепипед и его развертка. Чертеж развертки поверхности правильной пирамиды, прямого кругового конуса, прямого кругового цилиндра, правильной призмы, прямого эллиптического цилиндра. Способ нормального сечения.
контрольная работа [1,8 M], добавлен 11.11.2014

4. Фигуры вращения
Определение цилиндра (кругового прямого и наклонного), прямого и усечённого конуса, шара и сферы. Основные формулы по расчету геометрических размеров фигур вращения: радиуса, площади боковой и полной поверхности. Объем шара по Архимеду. Уравнение сферы.
презентация [3,4 M], добавлен 18.04.2013

5. Геометрические приложения определенного интеграла
Вычисление площадей плоских фигур. Нахождение определенного интеграла функции. Определение площади под кривой, площади фигуры, заключенной между кривыми. Вычисление объемов тел вращения. Предел интегральной суммы функции. Определение объема цилиндра.
презентация [159,1 K], добавлен 18.09.2013

6. Пирамида
Египетские пирамиды как одно из семи чудес света. Пирамиды Хеопса, Хефрена и Микерина в Эль-Гизе. Геометрическая форма строений. Апофема и свойства правильной пирамиды. Сущность понятия "тетраэдр". Площадь полной и боковой поверхности, объем, теорема.
презентация [3,1 M], добавлен 12.12.2013

7. Поверхности
Основные признаки поверхности. Эллипсоид: понятие; плоскости симметрии. Сфера как замкнутая поверхность. Параметрические уравнения тора и катеноида. Общее понятие про геликоид. Параболоид как поверхность вращения. Параметрические уравнения цилиндра.
реферат [950,6 K], добавлен 21.11.2010

8. Свойства пирамид
Понятие и определение пирамиды. Отрезки, соединяющие вершину пирамиды с вершинами основания. Площадь боковой поверхности, основания и полной поверхности пирамиды. Свойства произвольных, усеченных и правильных пирамид. Определение высоты боковой грани.
презентация [726,8 K], добавлен 05.04.2012

9. Призма
Краткий обзор развития геометрии. Призма. Площадь поверхности призмы. Призма и пирамида. Пирамида и площадь ее поверхности. Измерение объемов. О пирамиде и ее объеме. О призме и параллелепипеде. Симметрия в пространстве.
реферат [19,7 K], добавлен 08.05.2003

10. Вычисление радиальных функций Матье-Ханкеля
Условия возникновения и особенности вычисления функций Матье, характеристика дифференциального уравнения Матье. Алгоритм решения задачи и алгоритмы вычисления радиальных функций эллиптического цилиндра. Определение точности результатов вычисления.
научная работа [73,8 K], добавлен 02.05.2011


Другие документы, подобные Цилиндр


2

Содержание

  • Введение 3
  • 1 Теоретическое часть 4
    • 1.1. Определение цилиндра 4
    • 1.2. Элементы и свойства цилиндра 7
    • 1. 3. Сечения цилиндра 9
    • 1.4. Площадь цилиндра 11
    • 1.5. Объем цилиндра 13
  • 2 Практическая часть (задачи) 15
    • Задача 1. 15
    • Задача 2. 16
    • Задача 3. 17
    • Задача 4. 18
    • Задача 5. 19
    • Задача 6. 20
    • Задача 7. 21
    • Задача 8. 22
    • Задача 9. 23
    • Задача 10. 24
    • Задача 11. 26
    • Задача 12. 27
  • Заключение 28
  • Список литературы 29

Введение

Стереометрия ? это раздел геометрии, в котором изучаются фигуры в пространстве. Основными фигурами в пространстве являются точка, прямая и плоскость. В стереометрии появляется новый вид взаимного расположения прямых: скрещивающиеся прямые. Это одно из немногих существенных отличий стереометрии от планиметрии, так как во многих случаях задачи по стереометрии решаются путем рассмотрения различных плоскостей, в которых выполняются планиметрические законы.

В окружающей нас природе существует множество объектов, являющихся физическими моделями указанной фигуры. Например, многие детали машин имеют форму цилиндра или представляют собой некоторое их сочетание, а величественные колонны храмов и соборов, выполненные в форме цилиндров, подчеркивают их гармонию и красоту.

Греч. ? кюлиндрос. Античный термин. В обиходе ? свиток папируса, валик, каток (глагол ? крутить, катать).

У Евклида цилиндр получается вращением прямоугольника. У Кавальери ? движением образующей (при произвольной направляющей ? "цилиндрика").

Цель данного реферата рассмотреть геометрическое тело - цилиндр.

Для достижения данной цели необходимо рассмотреть следующие задачи:

? дать определения цилиндра;

? рассмотреть элементы цилиндра;

? изучить свойства цилиндра;

? рассмотреть виды сечения цилиндра;

? вывести формулу площади цилиндра;

? вывести формулу объема цилиндра;

? решить задачи с использованием цилиндра.

1 Теоретическое часть

1.1. Определение цилиндра

Рассмотрим какую-либо линию (кривую, ломаную или смешанную) l, лежащую в некоторой плокости ?, и некоторую прямую S, пересекающую эту плоскость. Через все точки данной линии l проведем прямые, параллельные прямой S; образованная этими прямыми поверхность ? называется цилиндрической поверхностью. Линия l называется направляющей этой поверхности, прямые s1, s2, s3,... ? ее образующими.

Если направляющая является ломаной, то такая цилиндрическая поверхность состоит из ряда плоских полос, заключенных между парами параллельных прямых, и называется призматической поверхностью. Образующие, проходящие через вершины направляющей ломаной, называются ребрами призматической поверхности, плоские полосы между ними ? ее гранями.

Если рассечь любую цилиндрическую поверхность произвольной плоскостью, не параллельной ее образующим, то получим линию, которая также может быть принята за направляющую данной поверхности. Среди направляющих выделяется та, которая, получается, от сечения поверхности плоскостью, перпендикулярной образующим поверхности. Такое сечение называется нормальным сечением, а соответствующая направляющая ? нормальной направляющей.

Если направляющая ? замкнутая (выпуклая) линия (ломаная или кривая), то соответствующая поверхность называется замкнутой (выпуклой) призматической или цилиндрической поверхностью. Из цилиндрических поверхностей простейшая имеет своей нормальной направляющей окружность. Рассечем замкнутую выпуклую призматическую поверхность двумя плоскостями, параллельными между собой, но не параллельными образующим.

В сечениях получим выпуклые многоугольники. Теперь часть призматической поверхности, заключенная между плоскостями ? и ?', и две образовавшиеся при этом многоугольные пластинки в этих плоскостях ограничивают тело, называемое призматическим телом ? призмой.

Цилиндрическое тело ? цилиндр определяется аналогично призме:
Цилиндром называется тело, ограниченное с боков замкнутой (выпуклой) цилиндрической поверхностью, а с торцов двумя плоскими параллельными основаниями. Оба основания цилиндра равны, также равны между собой и все образующие цилиндра, т.е. отрезки образующих цилиндрической поверхности между плоскостями оснований.

Цилиндром (точнее, круговым цилиндром) называется геометрическое тело, которое состоит из двух кругов, не лежащих в одной плоскости и совмещаемых параллельным переносом, и всех отрезков, соединяющих соответствующие точки этих кругов (рис. 1).

2

Рис. 1 ? Цилиндр

1.2. Элементы и свойства цилиндра

Круги называются основаниями цилиндра, а отрезки, соединяющие соответствующие точки окружностей кругов, ? образующими цилиндра.

Так как параллельный перенос есть движение, то основания цилиндра равны.

Так как при параллельном переносе плоскость переходит в параллельную плоскость (или в себя), то у цилиндра основания лежат в параллельных плоскостях.

Так как при параллельном переносе точки смещаются по параллельным (или совпадающим) прямым на одно и то же расстояние, то у цилиндра образующие параллельны и равны.

Поверхность цилиндра состоит из оснований и боковой поверхности. Боковая поверхность составлена из образующих.

Цилиндр называется прямым, если его образующие перпендикулярны плоскостям оснований.

Прямой цилиндр наглядно можно представить себе как геометрическое тело, которое описывает прямоугольник при вращении его около стороны как оси (рис. 2).

2

Рис. 2 ? Прямой цилиндр

В дальнейшем мы будем рассматривать только прямой цилиндр, называя его для краткости просто цилиндром.

Радиусом цилиндра называется радиус его основания. Высотой цилиндра называется расстояние между плоскостями его оснований. Осью цилиндра называется прямая, проходящая через центры оснований. Она параллельна образующим.

Цилиндр называется равносторонним, если его высота равна диаметру основания.

Если основания цилиндра плоские (и, следовательно, содержащие их плоскости параллельны), то цилиндр называют стоящим на плоскости. Если основания стоящего на плоскости цилиндра перпендикулярны образующей, то цилиндр называется прямым.

В частности, если основание стоящего на плоскости цилиндра ? круг, то говорят о круговом (круглом) цилиндре; если эллипс ? то эллиптическом.

1. 3. Сечения цилиндра

Сечение цилиндра плоскостью, параллельной его оси, представляет собой прямоугольник (рис. 3, а). Две его стороны ? образующие цилиндра, а две другие ? параллельные хорды оснований.

а) б)

в) г)

Рис. 3 - Сечения цилиндра

В частности, прямоугольником является осевое сечение. Это ? сечение цилиндра плоскостью, проходящей через его ось (рис. 3, б).

Сечение цилиндра плоскостью, параллельной основанию ? круг (рис 3, в).

Сечение цилиндра плоскостью не параллельной основанию и его оси ? овал (рис. 3г).

Теорема 1. Плоскость, параллельная плоскости основания цилиндра, пересекает его боковую поверхность по окружности, равной окружности основания.

Доказательство. Пусть ? ? плоскость, параллельная плоскости основания цилиндра. Параллельный перенос в направлении оси цилиндра, совмещающий плоскость ? с плоскостью основания цилиндра, совмещает сечение боковой поверхности плоскостью ? с окружностью основания. Теорема доказана.  

1.4. Площадь цилиндра

Площадь боковой поверхности цилиндра.

За площадь боковой поверхности цилиндра принимается предел, к которому стремится площадь боковой поверхности правильной призмы, вписанной в цилиндр, когда число сторон основания этой призмы неограниченно возрастет.

Теорема 2. Площадь боковой поверхности цилиндра равна произведению длины окружности его основания на высоту (Sбок.ц = 2?RH, где R ? радиус основания цилиндра, Н ? высота цилиндра).


а) б)
Рис. 4 ? Площадь боковой поверхности цилиндра

Доказательство.

Пусть Pn и Н соответственно периметр основания и высота правильной n-угольной призмы, вписанной в цилиндр (рис. 4, а). Тогда площадь боковой поверхности этой призмы Sбок.ц ? PnH. Предположим, что число сторон многоугольника, вписанного в основание, неограниченно растет (рис. 4, б). Тогда периметр Pn стремится к длине окружности С = 2?R, где R-- радиус основания цилиндра, а высота H не изменяется. Таким образом, площадь боковой поверхности призмы стремится к пределу 2?RH,   т. е.   площадь   боковой   поверхности   цилиндра   равна Sбок.ц = 2?RH. Теорема доказана.

Площадь полной поверхности цилиндра.

Площадью полной поверхности цилиндра называется сумма площадей боковой поверхности и двух оснований. Площадь каждого основания цилиндра равна ?R2, следовательно, площадь полной    поверхности    цилиндра   Sполн вычисляется    по    формуле Sбок.ц = 2?RH+ 2?R2.

а) б)

2

Рис. 5 ? Площадь полной поверхности цилиндра

Если боковую поверхность цилиндра разрезать по образующей FT (рис. 5, а) и развернуть так, чтобы все образующие оказались в одной плоскости, то в результате мы получим прямоугольник FTT1F1, который называется разверткой боковой поверхности цилиндра. Сторона FF1 прямоугольника есть развертка окружности основания цилиндра, следовательно, FF1=2?R, а его сторона FT равна образующей цилиндра, т. е. FT = Н (рис. 5, б). Таким образом, площадь FT•FF1=2?RH развертки цилиндра равна пло-щади его боковой поверхности.

1.5. Объем цилиндра

Если геометрическое тело простое, то есть допускает разбиение на конечное число треугольных пирамид, то его объем равен сумме объемов этих пирамид. Для произвольного тела объем определяется следующим образом.

Данное тело имеет объем V, если существует содержащие его простые тела и содержащиеся в нем простые тела с объемами, сколько угодно мало отличающимися от V.

Применим это определение к нахождению объема цилиндра с радиусом основания R и высотой Н.

При выводе формулы для площади круга были построены такие два n-угольника (один ? содержащий круг, другой ? содержащийся в круге), что их площади при неограниченном увеличении n неограниченно приближались к площади круга. Построим такие многоугольники для круга в основании цилиндра. Пусть Р ? многоугольник, содержащий круг, а Р' ? многоугольник, содержащийся в круге (рис. 6).

Рис. 7 ? Цилиндр с описанной и вписанной в него призмой

Построим две прямые призмы с основаниями Р и Р' и высотой Н, равной высоте цилиндра. Первая призма содержит цилиндр, а вторая призма содержится в цилиндре. Так как при неограниченном увеличении n площади оснований призм неограниченно приближаются к площади основания цилиндра S, то их объемы неограниченно приближаются к SН. Согласно определению объем цилиндра

V = SH = ?R2H.

Итак, объем цилиндра равен произведению площади основания на высоту.

2 Практическая часть (задачи)

Задача 1.

Осевое сечение цилиндра ? квадрат, площадь которого Q.

Найдите площадь основания цилиндра.

Дано: цилиндр, квадрат ? осевое сечение цилиндра, Sквадрата = Q.

Найти: Sосн.цил.

Решение:

Сторона квадрата равна . Она равна диаметру основания. Поэтому площадь основания равна .

Ответ: Sосн.цил. =

Задача 2.

В цилиндр вписана правильная шестиугольная призма. Найдите угол между диагональю ее боковой грани и осью цилиндра, если радиус основания равен высоте цилиндра.

Дано: цилиндр, правильная шестиугольная призма вписанная в цилиндр, радиус основания = высоте цилиндра.

Найти: угол между диагональю ее боковой грани и осью цилиндра.

Решение: Боковые грани призмы ? квадраты, так как сторона правильного шестиугольника, вписанного в окружность, равна радиусу.

Ребра призмы параллельны оси цилиндра, поэтому угол между диагональю грани и осью цилиндра равен углу между диагональю и боковым ребром. А это угол равен 45°, так как грани ? квадраты.

Ответ: угол между диагональю ее боковой грани и осью цилиндра = 45°.

Задача 3.

Высота цилиндра 6см, радиус основания 5см.

Найдите площадь сечения, проведенного параллельно оси цилиндра на расстоянии 4см от нее.

Дано: Н = 6см, R = 5см, ОЕ = 4см.

Найти: Sсеч.

Решение:

Sсеч.= КМ?КС,

ОЕ = 4 см, КС = 6 см.

Треугольник ОКМ ? равнобедренный (ОК = ОМ = R = 5 см),

треугольник ОЕК ? прямоугольный.

Из треугольника ОЕК, по теореме Пифагора:

ЕК = ,

КМ = 2ЕК = 2?3 = 6,

Sсеч.= 6?6 = 36 см2.

Ответ: Sсеч.= 36 см2.

Задача 4.

Высота цилиндра 12см, радиус основания 10см.

Цилиндр пересечен плоскостью так, что в сечении получился квадрат.

Найдите расстояние от этого сечения до оси.

Дано: СК = h = 12см, R = ОК = ОМ = 10см.

Найти: ОЕ.

 



Решение:

СК равна высоте, то есть СК = 12 см. Так как в сечении получился квадрат, то КМ = СК = 12см.

ОК ? радиус основания, ОК = 10см.

Треугольник ОКЕ - прямоугольный, где ОК = 10см, КЕ = 6см.

По теореме Пифагора:

ОЕ =

Ответ: ОЕ = 8см.

Задача 5.

В цилиндр наклонно вписан квадрат так, что все его вершины лежат на окружностях основания. Найдите сторону квадрата, если высота цилиндра равна 2см, а радиус основания равен 7см.

Дано: цилиндр, h = 2см, R - 7см, АВСD ? наклонно вписанный квадрат.

Найти: АВ.

Решение:

Достроим квадрат АВСD до прямого прямоугольного параллелограмма АВС1D1А1В1СD с диагональным сечением АВСD.

Угол АВС1 = 90°. Так как вписанный в окружность угол, стороны которого проходят через две данные точки окружности, равен половине угла между радиусами, проходившими в эти точки, или дополняет половину этого угла до 180°, то АС1 есть диаметр окружности верхнего основания цилиндра.

Рассмотрим прямоугольный треугольник СС1А1 ? катет СС1, есть образующая цилиндра и СС1 = 2АС, катет АС1 есть диаметр цилиндра и АС1 = 14. По теореме Пифагора АС = (см).

Из прямоугольного равнобедренного треугольника АВС по теореме Пифагора сторона квадрата АВ = см.

Ответ: АВ = 10 см.

Задача 6.

Объем цилиндра 120 см2, его высота 3,6 см.

Найти радиус цилиндра.

Дано: V = 120 см2, h = 3,6 см.

Найти: r

Решение:

Ответ: r = 3,3.

Задача 7.

Осевым сечением цилиндра является квадрат, диагональ которого равна см.

Найдите площадь поверхности цилиндра.

Дано: цилиндр, АВСD ? осевое сечение, АВ = АD, ВD = см.

Найти: Sпов.цил.

Решение:

Из прямоугольного ? АВD по теореме Пифагора: ВD2 ? 2AB2, откуда сторона квадрата АВ (см). Поэтому высота цилиндра АВ = 3 см, радиус цилиндра ОА ? 1,5 см.

Площадь боковой поверхности Sбок.ц = 2?RH = 2??1,5?3 = 9? (см2).

Площадь основания Sосн. = 2?R2 = 2??1,52 = 4,5? (см2).

Площадь полной поверхности Sпов.цил. = Sбок.ц + Sосн. = 9? + 4,5? = 13,5 ? (см2).

Ответ: 13,5 ? (см2).

Задача 8.

В цилиндр вписана правильная шестиугольная призма.

Найдите отношения объема призмы к объему цилиндра.

Дано: цилиндр, правильная шестиугольная призма вписана в цилиндр, а ? сторона призмы.

Найти: .

2

Решение:

=

а6 = R

Ответ: = .

Задача 9.

Диаметр основания цилиндра 1м.

Найдите площадь боковой поверхности цилиндра.

Дано: цилиндр, d = АВ = 1м.

Найти: Sбок.ц.

Решение:

Sбок. = 2?Rh,

R = = 0,5 м,

Sбок. = 2?R ? 2?R = (2?R)2 = 4?2 ?0,25 = ?2

Ответ: Sбок. = ?22).

Задача 10.

Найдите радиус основания цилиндра наибольшего объема, вписанного в конус, радиус основания которого равен 3.

Дано: конус, цилиндр - вписан в конус, ОВ - радиус конуса, ОВ = 3.

Найти: r ? радиус основания цилиндра.

Решение:

Обозначим через h и r высоту и радиус основания цилиндра, вписанного в конус с вершиной A. Рассмотрим осевое сечение конуса - равнобедренный треугольник ABC с высотой AO = H и основанием BC = 2· 3 = 6 (рис.2). Плоскость ABC пересекает цилиндр, вписанный в конус, по его осевому сечению - прямоугольнику KLMN, где точки K и L лежат соответственно на отрезках AB и AC, а точки M и N - на отрезке BC , причём KL = 2r , KN = LM = h . Пусть P - точка пересечения AO и KL . Треугольник APL подобен треугольнику AOC , поэтому

, или

откуда . Пусть V(r) - объем цилиндра, где 0 < r < 3 . Тогда

.

Найдем наибольшее значение функции V(r) на промежутке (0;3) .

V'(r) = ? H(2r - r2) = ? Hr(2 - r).

Промежутку (0;3) принадлежит единственный корень ( r = 2 ) полученного уравнения. Если 0 < r < 2 , то V'(r) > 0 . Поэтому на промежутке (0;2) функция V(r) возрастает. Если 2 < r < 3 , то V'(r) < 0 . Поэтому на промежутке (2;3) функция V(r) убывает. Значит, в точке r = 2 функция V(r) имеет максимум. Следовательно, радиус основания цилиндра наибольшего объема, вписанного в данный конус, равен 2.

Ответ: r = 2.

Задача 11.

Развертка боковой поверхности цилиндра есть квадрат со стороной . Найдите объем цилиндра.

Дано: Цилиндр, квадрат - развертка боковой поверхности цилиндра, сторона квадрата = .

Найти: Vцил.

Решение:

Пусть образующая цилиндра АD = h , а радиус основания равен r, объем цилиндра равен V . Поскольку развертка боковой поверхности цилиндра есть квадрат со стороной длина окружности основания и образующая цилиндра также равны , т.е.

.

Следовательно, .

Ответ: V = 2.

Задача 12.

Радиус основания цилиндра равен r . Плоскость пересекает боковую поверхность цилиндра, не пересекает его оснований и образует угол ? с плоскостью основания. Найдите площадь сечения цилиндра этой плоскостью.

Дано: цилиндр, r - радиус основания цилиндра, угол ?.

Найти: Sсеч.ц.

Основание цилиндра есть ортогональная проекция данного сечения на плоскость основания. Следовательно, площадь сечения равна площади основания, делённой на косинус угла между плоскостями сечения и основания, т.е. .

Ответ:

Заключение

Цель данного реферата выполнена, рассмотрено такое геометрическое тело, как цилиндр.

Рассмотрены следующие задачи:

? дано определение цилиндра;

? рассмотрены элементы цилиндра;

? изучены свойства цилиндра;

? рассмотрены виды сечения цилиндра;

? выведена формула площади цилиндра;

? выведена формула объема цилиндра;

? решены задачи с использованием цилиндра.

Список литературы

1. Погорелов А. В. Геометрия: Учебник для 10 - 11 классов общеобразовательных учреждений, 1995.

2. Бескин Л.Н. Стереометрия. Пособие для учителей средней школы, 1999.

3. Атанасян Л. С., Бутузов В. Ф., Кадомцев С. Б., Киселева Л. С., Позняк Э. Г. Геометрия: Учебник для 10 - 11 классов общеобразовательных учреждений, 2000.

4. Александров А.Д., Вернер А.Л., Рыжик В.И. Геометрия: учебник для 10-11 классов общеобразовательных учреждений, 1998.

5. Киселев А. П., Рыбкин Н. А. Геометрия: Стереометрия: 10 - 11 классы: Учебник и задачник, 2000.


методичкаЦилиндр скачать методичка "Цилиндр" скачать
Сколько стоит?

Рекомендуем!

база знанийглобальная сеть рефератов