Багатогранники: які вони, елементи, властивості

Багатогранники (від лат полі - багато - і гедрон - обличчя) є цифритривимірна утворений об'єднанням правильних многокутників, у яких багатогранні кути всі конгруентні. Об'єднання цих багатокутників утворює елементи, що складають багатогранник, це: вершини, краї і обличчя. Однак не кожна тривимірна фігура є багатогранником, прикладом цього є фігури, які мають вигнуті грані круглі тіла.

Існує математична формула, яка пов'язує елементи багатогранника, що називається Стосунки Ейлера. Крім того, багатогранники поділяються на дві групи: так звані багатогранники опуклі та не опуклі. Деякі багатогранники заслуговують на особливу увагу, їх називають Багатогранники Платона: тетраедр, гексаедр, октаедр, додекаедр і ікосаедр.

Читайте також: Відмінності між плоскими та просторовими фігурами

опуклі багатогранники

Багатогранник буде опуклим, коли його утворює багатокутники опуклий, таким чином, щоб були прийняті наступні умови:

  1. два з багатокутників Ніколи вони є компланарними, тобто не належать до однієї площини.
  2. Кожна сторона одного з цих багатокутників належить лише двом многокутникам.
  3. Площина, яка містить будь-який із цих багатокутників, залишає інші багатокутники в тому ж напівпросторі.

Читайте також:Сума внутрішнього та зовнішнього кутів опуклого многокутника

Елементи опуклого багатогранника

Розглянемо цей опуклий багатогранник:

ти чотирикутники на малюнку називаються обличчя багатогранника.

ти п'ятикутники - це грані та основа багатогранника, який названий п’ятикутна основа багатогранника.

Викликаються сегменти, що утворюють кожну з граней краї багатогранника.

Викликаються точки з'єднання ребер вершини.

Буде викликатися відрізок JC діагональ багатогранника, що позначається:

JC - одна з діагоналей, ми розуміємо діагональ багатогранника як буття відрізок, який поєднує дві вершини, що не належать одній грані.

У нас також є багатогранний кут, утворений між ребрами, позначений:

Багатогранний кут називається a тригранний Коли три краї походять від вершини. Так само це називається тетраедричний, справа чотири краї походять від вершини тощо.

Відтепер ми встановимо деякі позначення, це:

Дізнайтеся більше: Планування геометричних твердих тіл

Властивості опуклого багатогранника

  • Властивість 1

Сума ребер усіх граней дорівнює подвоєній кількості ребер багатогранника.

Приклад

Багатогранник має 6 квадратних граней. Визначимо кількість ребер.

Відповідно до властивості просто помножте кількість ребер грані на кількість граней, і це дорівнює подвоєній кількості ребер. Отже:

  • Властивість 2

Сума вершин усіх граней дорівнює сумі ребер усіх граней, що дорівнює подвоєній кількості ребер.

Приклад

Багатогранник з 5 тетраедричними кутами та 4 шестигранними кутами. Визначимо кількість ребер.

Аналогічно попередньому прикладу, друга властивість говорить, що сума ребер усіх граней дорівнює подвоєній кількості ребер. Кількість ребер дається добутком 5 на 4 та 4 на 6, оскільки це 5 тетраедричних та 4 шестигранних кутів. Отже:

Увігнуті (не опуклі) багатогранники

Багатогранник не є опуклим або увігнутим, коли ми беремо дві точки на різних гранях і прямій р що містить ці точки, не все міститься в багатограннику.

Зверніть увагу, що пряма лінія (синім кольором) не є повною в багатограннику, тому багатогранник (рожевим) є увігнутим або неопуклим.

правильні багатогранники

Ми говоримо, що багатогранник регулярний при ваші обличчя - правильні багатокутники рівні між собою і з багатогранними кутами однакові.

Див. Кілька прикладів:

Зверніть увагу, що всі ваші обличчя - це правильні багатокутники. Його грані утворені квадратами, а ребра всі збіжні, тобто вони мають однакову міру.

читатитакож: Що таке правильні та опуклі багатокутники?

Стосунки Ейлера

Також відомий як Теорема Ейлера, результат був доведений Леонардом Ейлером (1707 - 1783) і гарантує, що в весь замкнутий опуклий багатогранник діють такі відносини:

Багатогранники Платона

Будь-який багатогранник, який задовольняє наступним умовам, називається багатогранником Платона:

  1. Співвідношення Ейлера є дійсним

  2. Усі грані мають однакову кількість ребер

  3. Усі багатогранні кути мають однакову кількість ребер

Доведено, що існує лише п'ять правильних і опуклих многогранників, або багатогранників Платона, це:

  • правильний тетраедр

тетраедр має 4 трикутні грані конгруентні і 4 тригранні кути конгруентний.

  • правильний гексаедр

гексаедр має 6 квадратних граней конгруентні і 8 тригранних кутів конгруентний.

  • правильний октаедр

октаедр має 8 трикутних граней конгруентні і 6 тетраедричних кутів конгруентний.

  • правильний додекаедр

Додекаедр має 12 п’ятикутних граней конгруентні і 20 кутівтригранний конгруентний.

  • правильний ікосаедр

Ікосаедр має 20 трикутних граней конгруентні і 12 п’ятигранних кутів конгруентний.

розв’язані вправи

1) (Енем) Коштовність була вирізана у вигляді 32-грані опуклого багатогранника, 20 з яких - гексаедри, а решта - п’ятикутні. Ця коштовність буде подарунком дамі, яка святкує свій день народження, досягнувши віку, число якого є числом вершин цього багатогранника. Ця леді завершує:

а) 90 років

б) 72 роки

в) 60 років

г) 56 років

д) 52 роки

Рішення:

Дає властивість 1 опуклих многогранників ми знаємо, що:

А тепер як ми знаємо кількість ребер це кількість граней, ми можемо використовувати відношення Ейлера.

Оскільки вік, який ви досягаєте, дорівнює кількості вершин, то це 60 років. Альтернатива c.

2) (PUC-SP) Скільки ребер опуклий многогранник із трикутними гранями, де кількість вершин становить три п’ятих кількості граней?

а) 60

б) 30

в) 25

г) 20

д) 15

Рішення:

З властивостей опуклого багатогранника та твердження про вправу маємо:

Підставляючи ці значення у відношення Ейлера, маємо наступне:

Організовуючи попереднє рівняння та вирішуючи рівняння у F, випливає, що:

Підставивши значення числа граней, знайдених у рівняння ребер, будемо мати:

Альтернатива b

Робсон Луїс
Вчитель математики

Спробуйте цей трюк, щоб зберегти банани довше

Банан - це надзвичайно поживна та універсальна їжа, яка може скласти та спростити ваше життя бага...

read more

Це телефони, які матимуть доступ до нового оновлення Android

Коли компанія створює телефонний пристрій, він залишає з ним орієнтовний «термін корисного викори...

read more

Втратьте локальний жир за допомогою цих порад щодо харчування та фізичних вправ

Тільки ті, хто доклав багато зусиль для того, щоб позбутися локалізованого жиру, знають, наскільк...

read more