Sari la conținut
La Liceu
Geometrie în spațiu

Paralelipipedul dreptunghic și cubul: diagonale, arii, volume

Lecția 9 din 13≈ 3 min de citit

Paralelipipedul dreptunghic ABCDA′B′C′D′ABCDA'B'C'D' este prisma dreaptă cu baza dreptunghi. Are 6 fețe (toate dreptunghiuri), 12 muchii și 8 vârfuri. Muchiile care pleacă din același vârf dau dimensiunile corpului: lungimea aa, lățimea bb și înălțimea cc. Fețele opuse sunt congruente și paralele.

Diagonala paralelipipedului este segmentul care unește două vârfuri ce nu aparțin aceleiași fețe (de exemplu AC′AC'). Cele patru diagonale sunt congruente și au același mijloc (centrul de simetrie al corpului). Lungimea ei se obține aplicând teorema lui Pitagora de două ori: în baza ABCDABCD, diagonala bazei este AC=a2+b2AC = \sqrt{a^2+b^2}; cum CC′⊥(ABC)CC' \perp (ABC), triunghiul ACC′ACC' este dreptunghic în CC, deci AC′2=AC2+CC′2AC'^2 = AC^2 + CC'^2, adică d2=a2+b2+c2d^2 = a^2 + b^2 + c^2.

Aria totală este suma ariilor celor 6 fețe: At=2(ab+bc+ca)\mathcal{A}_t = 2(ab + bc + ca). Aria laterală (fără cele două baze): Al=2c(a+b)=Pb⋅c\mathcal{A}_l = 2c(a+b) = P_b \cdot c. Volumul: V=a⋅b⋅cV = a \cdot b \cdot c. Exemplu: pentru a=12a=12, b=4b=4, c=3c=3 obținem d=144+16+9=13d = \sqrt{144+16+9} = 13, At=2(48+12+36)=192\mathcal{A}_t = 2(48+12+36) = 192 și V=144V = 144.

Cubul este paralelipipedul dreptunghic cu toate muchiile egale (a=b=c=la=b=c=l); toate fețele sunt pătrate congruente. Din formulele generale rezultă:

  • diagonala feței: df=l2d_f = l\sqrt{2} (diagonala unui pătrat de latură ll);
  • diagonala cubului: d=l2+l2+l2=l3d = \sqrt{l^2+l^2+l^2} = l\sqrt{3};
  • aria totală: At=6l2\mathcal{A}_t = 6l^2; aria laterală: Al=4l2\mathcal{A}_l = 4l^2;
  • volumul: V=l3V = l^3.

Secțiunea diagonală a cubului (de exemplu ACC′A′ACC'A') este un dreptunghi cu dimensiunile l2l\sqrt{2} (diagonala bazei) și ll (muchia laterală), deci are aria l22l^2\sqrt{2}. La paralelipipedul dreptunghic, secțiunea diagonală ACC′A′ACC'A' este un dreptunghi cu dimensiunile a2+b2\sqrt{a^2+b^2} și cc.

Formulele „se citesc" și invers: din At=6l2=54\mathcal{A}_t = 6l^2 = 54 rezultă l=3l = 3, apoi V=27V = 27; din d=l3=43d = l\sqrt{3} = 4\sqrt{3} rezultă l=4l = 4. La probleme practice (cutii, rezervoare, bazine), volumul se leagă de capacitate: 1 dm3=11\ \text{dm}^3 = 1 litru, 1 m3=10001\ \text{m}^3 = 1000 litri.

În problemele de „nota 10", cubul și paralelipipedul sunt terenul preferat pentru distanțe și unghiuri: diagonala BDBD a bazei este perpendiculară pe planul diagonal (ACC′)(ACC'), triunghiul A′BDA'BD din cub este echilateral (toate laturile sunt diagonale de fețe, egale cu l2l\sqrt{2}), iar distanța de la un vârf al bazei la un plan de tipul (A′BD)(A'BD) se calculează cu teorema celor trei perpendiculare sau prin echivalarea volumelor.

Formule

Exemple rezolvate

Greșeli frecvente

Ai terminat lecția

„Paralelipipedul dreptunghic și cubul: diagonale, arii, volume” · Matematică | La Liceu