Stereometrie
Stereometrie
Obsah 6.
Stereometrie .................................................................................................................... 925
6.1 Polohové úlohy ............................................................................................................... 925 6.1.1
Řezy těles ................................................................................................................. 925
6.1.2
Průnik přímky s rovinou .......................................................................................... 942
6.1.3
Průnik přímky s povrchem tělesa ............................................................................ 947
6.2 Metrické úlohy ................................................................................................................ 951 6.2.1
Vzdálenost dvou bodů ............................................................................................. 951
6.2.2
Vzdálenost bodu od přímky ..................................................................................... 962
6.2.3
Vzdálenost dvou rovnoběžných přímek .................................................................. 983
6.2.4
Vzdálenost bodu od roviny ...................................................................................... 994
6.2.5
Odchylka dvou přímek ............................................................................................ 999
6.2.6
Odchylka přímky od roviny ................................................................................... 1006
6.3 Objemy a povrchy těles ................................................................................................ 1011 6.3.1
Krychle .................................................................................................................. 1011
6.3.2
Kvádr, hranol ......................................................................................................... 1013
6.3.3
Válec ...................................................................................................................... 1031
6.3.4
Kužel ...................................................................................................................... 1039
6.3.5
Komolý kužel ........................................................................................................ 1043
6.3.6
Jehlan, komolý jehlan ............................................................................................ 1046
6.3.7
Koule a její části .................................................................................................... 1053
6.3.8
Komplexní úlohy ................................................................................................... 1064
Stránka 924
Stereometrie 6. Stereometrie 6.1 Polohové úlohy 6.1.1 Řezy těles 1. Sestrojte řez krychle ABCDEFGH rovinou KLM podle následujícího zadání: a) c)
b)
d)
Řešení: a)
b)
Stránka 925
Stereometrie c)
d)
2. Sestrojte řez krychle ABCDEFGH rovinou KLM podle následujícího zadání: a) c)
b)
d)
Stránka 926
Stereometrie Řešení: a)
b)
c)
d)
Stránka 927
Stereometrie 3. Sestrojte řez krychle ABCDEFGH rovinou KLM podle následujícího zadání: a) c)
b)
d)
Řešení: a)
b)
Stránka 928
Stereometrie c)
d)
4. Sestrojte řez krychle ABCDEFGH rovinou KLM podle následujícího zadání: a) c)
b)
d)
Stránka 929
Stereometrie Řešení: a)
b)
c)
d)
Stránka 930
Stereometrie 5. Sestrojte řez krychle ABCDEFGH rovinou KLM podle následujícího zadání: a) c)
b)
d)
Řešení: a)
b)
Stránka 931
Stereometrie c)
d)
6. Sestrojte řez krychle ABCDEFGH rovinou KLM podle následujícího zadání: a) c)
b)
d)
Stránka 932
Stereometrie Řešení: a)
b)
c)
d)
Stránka 933
Stereometrie 7. Sestrojte řez pravidelného čtyřbokého jehlanu ABCDV rovinou KLM podle následujícího zadání: a) c)
b)
d)
Řešení: a)
b)
Stránka 934
Stereometrie c)
d)
8. Sestrojte řez pravidelného čtyřbokého jehlanu ABCDV rovinou KLM podle následujícího zadání: a) c)
b)
d)
Stránka 935
Stereometrie Řešení: a)
b)
c)
d)
Stránka 936
Stereometrie 9. Sestrojte řez pravidelného čtyřbokého jehlanu ABCDV rovinou KLM podle následujícího zadání: a) c)
b)
d)
Řešení: a)
b)
Stránka 937
Stereometrie c)
d)
10. Sestrojte řez pravidelného čtyřbokého jehlanu ABCDV rovinou KLM podle následujícího zadání: a) c)
b)
d)
Stránka 938
Stereometrie Řešení: a)
b)
c)
d)
Stránka 939
Stereometrie 11. Sestrojte řez pravidelného čtyřbokého jehlanu ABCDV rovinou KLM podle následujícího zadání: a) c)
b)
d)
Řešení: a)
b)
Stránka 940
Stereometrie c)
d)
Stránka 941
Stereometrie 6.1.2 Průnik přímky s rovinou 1. Je dána krychle ABCDEFGH. Sestrojte průsečík: a) Přímky SAHSBF rovinou ACH b) Přímky FD rovinou ACH c) Přímky SFGSBD rovinou ABSCG d) Přímky ASCG rovinou SBCSCDG Řešení: a)
b)
c)
Přímka SAHSBF leží v rovině ABG Průsečnice rovinABG a ACH je přímka AH Přímka SAHSBF protíná průsečnici těchto rovin v bodě SAH, který je tedy průsečíkem přímky SAHSBF a roviny ACH
Přímka FD leží v rovině BFH Průsečnice rovin BFH a ACH je přímka SBDH Přímka FD protíná průsečnici těchto rovin v bodě P, který je tedy průsečíkem přímky FD a roviny ACH
Přímka SFGSBD leží v rovině SBCSFGSEH Průsečnice rovin SBCSFGSEH a ABSCG je přímka KL Přímka SFGSBD protíná průsečnici těchto rovin v bodě P, který je průsečíkem přímky SFGSBD a roviny ABSCG
Stránka 942
Stereometrie
d)
Přímka ASCG leží v rovině ACG Průsečnice rovin SBCSCDG a ACG je přímka KG Přímka ASCG protíná průsečnici těchto rovin v bodě P, který je průsečíkem přímky ASCG a roviny ACG
2. Je dána krychle ABCDEFGH. Sestrojte průsečík roviny a přímky podle obrázku: a) c) BH KLM S AB SGH KLM
b)
Řešení: a)
CE KLM
d)
S AE SCG AKL
Přímka BH leží v rovině DBF Průsečnice rovin KLM a DBF je přímka XY Přímka BH protíná průsečnici těchto rovin v bodě P, který je průsečíkem přímky BH a roviny DBF
Stránka 943
Stereometrie b)
c)
d)
Přímka CE leží v rovině ACG Průsečnice rovin KLM a ACG je přímka XY Přímka CE protíná průsečnici těchto rovin v bodě P, který je průsečíkem přímky CE a roviny ACG
Přímka SABSGH leží v rovině SABSCDSGH Průsečnice rovin KLM a SABSCDSGH je přímka XY Přímka SABSGH protíná průsečnici těchto rovin v bodě P, který je průsečíkem přímky SABSGH a roviny SABSCDSGH
Přímka SAESCG leží v rovině ACG Průsečnice rovin ALM a ACG je přímka AX Přímka SABSGH protíná průsečnici těchto rovin v bodě P, který je průsečíkem přímky SAESCG a roviny ALM
3. Je dán pravidelný čtyřboký jehlan ABCDV. Sestrojte průsečík roviny a přímky podle obrázku: AX DKV a) c) S ABV KLM
Stránka 944
Stereometrie b)
Řešení: a)
CX KLM
d)
S AV S AC KLM
b)
Přímka AX leží v rovině ACV Průsečnice rovin KDV a ACV je přímka SV Přímka AX protíná průsečnici těchto rovin v bodě P, který je průsečíkem přímky AX a roviny KDV
Přímka CX leží v rovině ACV Průsečnice rovin KLM a ACV je přímka KZ Přímka CX protíná průsečnici těchto rovin v bodě P, který je průsečíkem přímky CX a roviny KLM
Stránka 945
Stereometrie c)
d)
Přímka SABV leží v rovině DBV Průsečnice rovin KLM a DBV je přímka XY Přímka SABV protíná průsečnici těchto rovin v bodě P, který je průsečíkem přímky SABV a roviny KLM
Přímka SAVSAC leží v rovině ACV Průsečnice rovin KLM a ACV je přímka XY Přímka SAVSAC protíná průsečnici těchto rovin v bodě P, který je průsečíkem přímky SAVSAC a roviny KLM
Stránka 946
Stereometrie 6.1.3 Průnik přímky s povrchem tělesa 1. Je dána krychle ABCDEFGH. Sestrojte průsečík krychle a přímky XY podle zadání: a) c)
b)
Řešení: a)
d)
b)
Přímkou KL proložíme rovinu kolmou k rovině podstavy přímka KL protíná řez tělesa roviny v bodech XY, které jsou současně průsečíky této přímky s tělesem
Přímkou KL proložíme rovinu kolmou k rovině podstavy přímka KL protíná řez tělesa roviny v bodech XY, které jsou současně průsečíky této přímky s tělesem
Stránka 947
Stereometrie
c)
d)
Přímkou KL proložíme rovinu kolmou k rovině podstavy přímka KL protíná řez tělesa roviny v bodech XY, které jsou současně průsečíky této přímky s tělesem
Přímkou KL proložíme rovinu kolmou k rovině podstavy přímka KL protíná řez tělesa roviny v bodech XY, které jsou současně průsečíky této přímky s tělesem
2. Je dán jehlan ABCDV Sestrojte průsečík jehlanu a přímky KL podle zadání: a) c)
b)
d)
Stránka 948
Stereometrie Řešení: a)
b)
c)
Přímkou KL proložíme rovinu kolmou k rovině podstavy přímka KL protíná řez tělesa roviny v bodech XK, které jsou současně průsečíky této přímky s tělesem
Přímkou KL proložíme rovinu kolmou k rovině podstavy přímka KL protíná řez tělesa roviny v bodech XK, které jsou současně průsečíky této přímky s tělesem
Přímkou KL proložíme rovinu kolmou k rovině podstavy přímka KL protíná řez tělesa roviny v bodech XL, které jsou současně průsečíky této přímky s tělesem
Stránka 949
Stereometrie d)
Přímkou KL proložíme vhodnou rovinu přímka KL protíná řez tělesa roviny v bodech XY, které jsou současně průsečíky této přímky s tělesem
Stránka 950
Stereometrie 6.2 Metrické úlohy 6.2.1 Vzdálenost dvou bodů 1. Je dána krychle ABCDEFGH, pro kterou platí AB = 5 cm. Vypočítejte vzdálenost daných bodů. a) FD c) BSDH e) SAHSAB b) BSAE d) BSAH f) SHBSAD Řešení: a) FD
Velikost úsečky BD: BD AB AD 2
2
2
BD 52 52 2
BD 50 5 2 cm
Velikost úsečky FD:
FD DH DB 2
2
FD 52 5 2 2
2
2
FD 70 cm 8,4 cm
b) BSAE
Stránka 951
Stereometrie Velikost úsečky BSAE: 1 AS AE 5 2,5 2 BS AE 52 2,52 2
BS AE 31, 25 cm
5,6 cm
c) BSDH
Velikost úsečky BD: BD AB AD 2
2
2
BD 52 52 2
BD 50 5 2 cm
7,1 cm
Velikost úsečky BSDH:
BS DH DS DH DB 2
2
BS DH 2,52 5 2 2
2
2
BS DH 56, 25 cm = 7,5 cm
d) BSAH
Stránka 952
Stereometrie Velikost úsečky AH: AH AB AD 2
2
2
AH 52 52 2
AH 50 5 2 cm
7,1 cm
Velikost úsečky BSAH: 2
BS AH
2
AS DH 2 AB 2 2
BS AH
2
5 2 2 5 2
BS AH 37,5 cm
6,1 cm
e) SAHSAB
Velikost úsečky AH: AH AB AD 2
2
2
AH 52 52 2
AH 50 5 2 cm
7,1 cm
Velikost úsečky SABSAH: 2
S AB S AH
2
AS AH S AB 2 2
2
2
BS AH
2
5 2 2 2,5 2
BS AH 18, 75 cm
4,3 cm
Stránka 953
Stereometrie g) SHBSAD
Bod SBH je středem krychle, proto leží v rovině řezu krychle body SADSBCSEH Velikost úsečky SADSBH: 2
S AD S BH
2
S S S S AD BC AD EH 2 2
2
S AD S BH 2,52 2,52 2
S AD S BH 12,5 cm 3,5 cm 2. Je dán kvádr ABCDEFGH, pro který platí AB = 4 cm, BC = 4 cm, AE = 6 cm. Vypočítejte vzdálenost daných bodů. a) BH c) DSBF e) SABSBG b) ASBF d) ASBG f) SBGSBC Řešení: a) BH
Velikost úsečky BD: BD AB AD 2
2
2
BD 42 42 2
BD 32 4 2 cm 5,7 cm
Stránka 954
Stereometrie Velikost úsečky BH: BH BD DH 2
2
BH 2
32
2
2
52
BH 57 cm
7,5 cm
b) ASBF
Velikost úsečky ASBF: AS BF
2
BF AB 2
2
2
AS BF 42 32 2
AS BF 25 5 cm
c) DSBF
Velikost úsečky BD: BD AB AD 2
2
2
BD 42 42 2
BD 32 4 2 cm 5,7 cm
Stránka 955
Stereometrie
Velikost úsečky DSBF:
DS BF
2
BF BD 2
DS BF 2
2
2
32
2
32
DS BF 41 cm
6,4 cm
d) ASBG
Velikost úsečky BG: BG BC CG 2
2
2
BG 42 62 2
BG 52
7,2 cm
Velikost úsečky ASBG: AS BG AS BG
2
2
BG AB 2
2
2
52 4 2
2
2
AS BG 29 cm
5,4 cm
Stránka 956
Stereometrie
e) SABSBG
Velikost úsečky BG: BG BC CG 2
2
2
BG 42 62 2
BG 52
7,2 cm
Velikost úsečky ASBG: 2
S AB S BG S AB S BG
2
2
AB BG 2 2 52 2 2
2
2
2
S AB S BG 17 cm
4,1 cm
Stránka 957
Stereometrie f) SAGSBC
Velikost úsečky SAGSBC: 2
S AG S BC
2
S S S S AD BC BC FG 2 2
2
S AG S BC 22 32 2
S AG S BC 13
3,6 cm
3. Je dán pravidelný čtyřboký jehlan ABCDV, pro který platí AB = 4 cm, v = 5 cm. Vypočítejte vzdálenost daných bodů. a) AV c) CSAV b) VSAB d) BSAV Řešení: a) AV
Velikost úsečky AC: AC AB BC 2
2
2
AC 42 42 2
AC 32
5,7 cm
Stránka 958
Stereometrie Velikost úsečky AV: 2
AC 2 AV v 2 2
2
AS BG
2
32 2 5 2
AS BG 33 cm
5,7 cm
b) VSAB
Velikost úsečky AC: VS AB
2
S AB SCD 2
2
v2
VS AB 22 52 2
VS AB 29
5,4 cm
c) CSAV
Velikost úsečky AC: AC AB BC 2
2
2
AC 42 42 2
AC 32 4 2
5,7 cm
Stránka 959
Stereometrie
Velikost úsečky AV: 2
AC 2 AV v 2 2
2
32 2 AV 5 2 2
AV 33 cm 5,7 cm
Úhel při vrcholu A
tg
v AS AC
tg
5
4 2 2 60,5
1, 7678
2
CS AV CS AV CS AV
2
AV AV AC cos 2 AC 2 2 2
2
2
33 33 cos 60,5 2 4 2 2 2
2
4 2
2
32 8, 25 16
CS AV 24, 25 4,9 cm d) BSAV
Stránka 960
Stereometrie Velikost úsečky AC: AC AB BC 2
2
2
AC 42 42 2
AC 32 4 2
5,7 cm
Velikost úsečky AV: 2
AC 2 AV v 2 2
2
32 2 AV 5 2 2
AV 33 cm 5,7 cm
Velikost úsečky VSAB
VS AB
2
AB AV 2
VS AB 2
33
VS AB 29
Úhel při vrcholu A
2
22
5, 4 cm
tg
VS AB
tg
29 2, 6926 2 69, 6
Velikost úsečky BSAV
2
2
AS AB
2
BS AV
2
AS AB
2
AV AV cos 2 AS AB 2 2 2
BS AV BS AV
2
2
33 33 2 cos 69, 6 2 2 2 2 2
4 8, 25 4
BS AV 8, 25 2,9 cm
Stránka 961
Stereometrie 6.2.2 Vzdálenost bodu od přímky 1. Je dána krychle ABCDEFGH, pro kterou platí AB = 5 cm. Vypočítejte vzdálenost daného bodu od dané přímky. a) B, EH d) B, AH g) A, SEFSBF b) B, FG e) B, EG h) C, SAESBF c) B, DH f) C, BD i) G, ESBF Řešení: a) B, EH
Velikost úsečky BE: BE AB AE 2
2
2
BE 52 52 2
BE 50
7,1 cm
b) B, FG
Velikost úsečky BF:
BF 5 cm
Stránka 962
Stereometrie c) B, DH
Velikost úsečky BD: BD AB AD 2
2
2
BD 52 52 2
BD 50
7,1 cm
d) B, AH
Velikost úsečky AB:
AB 5 cm
e) B, EG
Stránka 963
Stereometrie Velikost úsečky BE: EG GB BE BE AB AE 2
2
2
BE 52 52 2
BE 50
7,1 cm
BE GB BE
7,1 cm
Velikost úsečky BS: AG BS BE 2 2
BE 2
2
2
50
2
50 2
BE 37,5
2
6,1 cm
f) C, BD
Velikost úsečky BD: BD AB AD 2
2
2
BD 52 52 2
BD 50
7,1 cm
Velikost úsečky CS: DB CS CD 2 2
50 BE 5 2 2
2
2
2
2
BE 12,5
3,5 cm
Stránka 964
Stereometrie g) A, SEFSBF
Velikost úsečky AF: AF AB BF 2
2
2
AF 52 52 2
AF 50
7,1 cm
Velikost úsečky AS: 3 AF 4 3 AS 50 4 AS
5,3 cm
h) C, SAESBF
Stránka 965
Stereometrie Velikost úsečky CSBF: CS BF
2
BF BC 2
2
2
AF 52 2,52 2
AF 31, 25
5,6 cm
i) G, ESBF
Velikost úsečky CSBF: BF S BF G FG 2 2
2
2
S BF G 52 2,52 2
S BF G 31, 25
5,6 cm
2. Je dán kvádr ABCDEFGH, pro který platí AB = 4 cm, BC = 4 cm, AE = 6 cm. Vypočítejte vzdálenost daného bodu od dané přímky. a) A,BC e) H,AC i) C,HB b) B,EF f) A,FC j) C,SBFSFG c) C,AE g) B,FA d) C,EF h) SAG,BF Řešení: a) A,BC
Velikost úsečky A,B: Stránka 966
Stereometrie C , S BF AB C , S BF 4 cm
b) B,EF
Velikost úsečky BF: BF AE BF 6 cm
c) C,AE
Velikost úsečky AC: AC AB BC 2
2
2
AC 42 42 2
AC 32 4 2 cm 5,7 cm
Stránka 967
Stereometrie
d) C,EF
Velikost úsečky CF: CF BC BF 2
2
2
CF 42 62 2
CF 52
7,2 cm
e) H, AC
Velikost úsečky DB: DB AB AD 2
2
2
DB 42 42 2
DB 32 4 2 cm 5,7 cm
Stránka 968
Stereometrie
Velikost úsečky HS: AC HS AH 2 2
32 HS 6 2 2
2
2
2
2
HS 44 cm
6, 6 cm
f) A, FC
Velikost úsečky AC: AC AB BC 2
2
2
AC 42 42 2
AC 32 4 2 cm 5,7 cm
Velikost úsečky AF: AF AB AE 2
2
2
AF 42 62 2
AF 52 cm
7, 2 cm
Stránka 969
Stereometrie Velikost úsečky FS:
Trojúhelník ACF je vypočítáme jeho výšku: AC FS FC 2 2
FS 2
2
2
52
FS 44
Velikost úsečky AP:
rovnoramenný,
2
32 2
2
6, 6 cm
Můžeme například využít podobnosti trojúhelníků FSC a APC. (Pravoúhlé trojúhelníky se stejným úhlem při vrcholu C). FSC APC FS AP FC AC AP
FS AC FC
AP
44 . 32 52
5, 2 cm
g) B, FA
Velikost úsečky AF: AF AB AE 2
2
2
AF 42 62 2
AF 52 cm
7, 2 cm
Stránka 970
Stereometrie Velikost úsečky BP:
Úsečka BP je výškou pravoúhlého trojúhelníka ABF. Spojením Euklidových vět o výšce a odvěsně je možné ze známých údajů tuto výšku vypočítat: 2 BP AP PF 2 AB AB AP AF AP AF 2 BF 2 BF PF AF PF AF 2
BP 2
BP BP
AB AF
2
BF AF
2
AB BF 2
AF
2
2
AB BF AF 46 52
3,3 cm
h) SAG, BF
Velikost úsečky DB: DB AB AD 2
2
2
DB 42 42 2
DB 32 4 2 cm 5,7 cm
Velikost úsečky SAGP:
Bod SAG je bod, ve kterém se půlí tělesové úhlopříčky, tedy i úhlopříčka HB. DB S AG 2 48 S AG 3,5 cm 2
Stránka 971
Stereometrie i) C, HB
Velikost úsečky DB: DB AB AD 2
2
2
DB 42 42 2
DB 32 4 2 cm 5,7 cm
Velikost úsečky HB:
Bod SAG je bod, ve kterém se půlí tělesové úhlopříčky, tedy i úhlopříčka HB. 2 2 2 HB DB DH HB 2
32
2
HB 68
62
8,2 cm
Velikost úsečky HC: HC DC DH 2
2
2
HC 42 62 2
HC 52 cm
Velikost úsečky CP:
7, 2 cm
Úsečka CP je výškou pravoúhlého trojúhelníka HCB. Spojením Euklidových vět o výšce a odvěsně je možné ze známých údajů tuto výšku vypočítat:
Stránka 972
Stereometrie PC HP PB 2
2 HC HC HP HB HP HB 2 BC 2 BC PB HB PB HB 2
PC 2
BP BP
HC
2
HB
BC
2
HB
HC BC 2
HB
2
2
HC BC HB 52 4 68
3,5 cm
j) C, SBFSFG
Velikost úsečky CP:
Z obrázku a z podobnosti pravoúhlých trojúhelníků se společným úhlem při vrcholu C je zřejmé, že platí: CP 3 CX
Velikost úsečky CX:
Úsečka CX je výškou pravoúhlého trojúhelníka SCGSBCC. Spojením Euklidových vět o výšce a odvěsně je možné ze známých údajů tuto výšku vypočítat: S BC SCG S BC C CSCG 2
2
2
S BC SCG 22 32 2
S BC SCG 13
3, 6 cm
Stránka 973
Stereometrie Velikost úsečky SCGSBC
S BC SCG S BC C CSCG 2
2
2
S BC SCG 22 32 2
S BC SCG 13
Velikost úsečky CX:
3, 6 cm
CX S BC X XSCG 2
S BC C S BC X S BC SCG 2
SCG C XSCG S BC SCG 2
S BC C
CX 2
CX CX
Velikost úsečky CP:
2
S BC SCG
SCG C
2 S BC C S BC X S BC SCG 2 SCG C XSCG S BC SCG
2
S BC SCG
S BC C SCG C 2
S BC SCG
2
2
S BC C SCG C S BC SCG 23 13
1, 7 cm
CP 3 CX CP 3
6 13
5 cm
3. Je dán pravidelný čtyřboký jehlan ABCDV, pro který platí AB = 4 cm, v = 5 cm. Vypočítejte vzdálenost daného bodu od dané přímky. a) V, BC d) B, DV g) SAC, CV b) B, AV e) SBV, CV h) D, SAVSCV c) V, AC f) SBV, DV Řešení: a) V, BC
Stránka 974
Stereometrie Velikost úsečky VSBC: VS BC
2
S AD S BC 2
2
v2
VS BC 22 52 2
VS BC 29
5,4 cm
b) B, AV
Velikost úsečky VSAB: VS AB
2
S AB SCD 2
2
v2
VS AB 22 52 2
VS AB 29
Velikost úsečky AV:
5,4 cm
2
AC 2 AV v 2 2
2
32 2 AV 5 2 2
AV 33 cm 5,7 cm
Stránka 975
Stereometrie Velikost úsečky BP:
Můžeme například využít podobnosti trojúhelníků ABP a ASABV. (Pravoúhlé trojúhelníky se stejným úhlem při vrcholu A). ABP AS ABV AB AV
BP BP
BP VS AB AB AV
VS AB
4 . 29 33
3, 7 cm
c) V, AC
Velikost úsečky VS: Velikost úsečky VS je výška jehlanu: VS v 5 cm
d) B, DV
Stránka 976
Stereometrie Velikost úsečky BD: BD AB AD 2
2
2
BD 42 42 2
BD 32
5,7 cm
Velikost úsečky BV: 2
BD 2 BV v 2 2
2
32 2 BV 5 2 2
BV 33 cm 5,7 cm
Velikost úsečky DP:
Můžeme například využít podobnosti trojúhelníků BPD a BSBDV. (Pravoúhlé trojúhelníky se stejným úhlem při vrcholu B). BPD BS BDV BD BV
DP BP
DP VS BD BD BV
VS BD
32 .5 33
4,9 cm
e) SBV, CV
Stránka 977
Stereometrie Velikost úsečky VSBC: VS BC
2
S AD S BC 2
2
v2
VS BC 22 52 2
VS BC 29
Velikost úsečky BV:
5,4 cm
2
BC 2 BV v 2 2
2
32 2 BV 5 2 2
BV 33 cm 5,7 cm
Velikost úsečky CP:
Můžeme například využít podobnosti trojúhelníků BCP a BSBCV. (Pravoúhlé trojúhelníky se stejným úhlem při vrcholu B). BCP BS BCV BC BV
CP
CP VS BC BC BV
VS BC
4 29 3, 7 cm 33 Z obrázku a z podobnosti pravoúhlých trojúhelníků VPC aVXSCV se společným úhlem při vrcholu V vyplývá, že: 1 XSCV PC , neboť platí: 2 1 VSCV VC 2 Tedy: 1 XSCV PC 2 1 4 XSCV 29 1,9 cm 2 33 CP
Velikost úsečky CP:
Stránka 978
Stereometrie f) SBV, DV
Velikost úsečky BD: BD AB AD 2
2
2
BD 42 42 2
BD 32
5,7 cm
Velikost úsečky BV: 2
BD 2 BV v 2 2
2
32 2 BV 5 2 2
BV 33 cm
Velikost úsečky DP:
5,7 cm
Můžeme například využít podobnosti trojúhelníků BPD a BSBDV. (Pravoúhlé trojúhelníky se stejným úhlem při vrcholu B). BPD BS BDV BD BV
DP
DP VS BD BD BV
VS BD
32 .5 4,9 cm 33 Z obrázku a z podobnosti pravoúhlých trojúhelníků VPD aVXSDV se společným úhlem při vrcholu V vyplývá, že: 1 XS DV PD , neboť platí: 2 BP
Velikost úsečky SDVX:
Stránka 979
Stereometrie VS DV
1 VD 2
Tedy:
1 XS DV PD 2 1 32 XS DV 5 2,5 cm 2 33 g) SAC, CV
Velikost úsečky AC: AC AB BC 2
2
2
AC 42 42 2
AC 32 4 2
5,7 cm
Velikost úsečky CV: 2
AC 2 CV v 2 2
2
32 2 CV 5 2 2
CV 33 cm
5,7 cm
Stránka 980
Stereometrie Velikost úsečky AV:
Můžeme například využít podobnosti trojúhelníků SACCP a VSACC. (Pravoúhlé trojúhelníky se stejným úhlem při vrcholu C). S AC CP VS AC C
S AC C CV
S AC P
S AC P VS AC S AC C VS AC CV 32 2 5 33
BP
2,5 cm
h) D, SAVSCV
Velikost úsečky BD: BD AB AD 2
2
2
BD 42 42 2
BD 32
Umístění bodu P:
5,7 cm
Z podobnosti trojúhelníků vyplývá, že bod P půlí úsečku SACV. Proto: v VP 2,5 cm 2
Stránka 981
Stereometrie Velikost úsečky DP:
2
DB v DP 2 2
2
2
2
32 5 2 DP 2 2 2
DP 14, 25
3,8 cm
Stránka 982
Stereometrie 6.2.3 Vzdálenost dvou rovnoběžných přímek 1. Je dána krychle ABCDEFGH, pro kterou platí AB = 5 cm. Vypočítejte vzdálenost daných rovnoběžných přímek. a) AB, EF c) DB, HF b) EF, DC d) SEHSFG, CD Řešení: a) AB, EF
Velikost úsečky BD:
AD 5 cm
b) EF, DC
Velikost úsečky CF: CF BC BF 2
2
2
BD 52 52 2
BD 50 5 2 cm
7,1 cm
Stránka 983
Stereometrie c) DB, HF
Velikost úsečky BF:
BF 5 cm
d) SEH, SFG,CD
Velikost úsečky BF: CS FG
2
GF CG 2
2
2
BD 52 2,52 2
BD 31, 25
5,6 cm
2. Je dán kvádr ABCDEFGH, pro který platí AB = 4 cm, BC = 4 cm, AE = 6 cm. Vypočítejte vzdálenost daných rovnoběžných přímek: a) AB, EF c) DB, HF e) GSFB, SHDA b) EF, DC d) SEHSFG, CD f) SFBSCG, EH
Stránka 984
Stereometrie Řešení: a) AB, EF
Velikost úsečky BF:
BF 6 cm
b) EF, DC
Velikost úsečky CF: CF BC CG 2
2
2
BG 42 62 2
BG 52
7,2 cm
Stránka 985
Stereometrie c) DB, HF
Velikost úsečky BF:
BF 6 cm
d) SEHSFG, CD
Velikost úsečky SFGC: S FG
2
FG CG 2
2
2
BG 62 22 2
BG 40
6,3 cm
Stránka 986
Stereometrie e) GSBF, SDHA
Velikost úsečky ASBF: AS BF
2
BF AB 2
2
2
BG 42 32 2
BG 25 5 cm
ASBF SBF G GSDH SDH A Velikost úsečky AC:
AC AB BC 2
2
2
AC 42 42 2
AC 32 4 2 cm 5,7 cm
Velikost úsečky AG:
AG AC CG 2
AG 2
2
32
AG 68
Velikost úsečky SDHSBF
Velikost úsečky SBFP
2
2
62
8,2 cm
Velikost úsečky SDHSBF je rovna velikost úhlopříčky podstavy tedy: SDH SBF 32 4 2 cm 5,7 cm Pro výpočet můžeme například porovnat obsah kosočtverce, pro který můžeme využít vztahy: e f S S av 2
Stránka 987
Stereometrie AG S DH S BF 2 68 32 S 2 S 23,3 cm 2 S
v
S a
68 32 2 v 4, 7 cm 5 S BF P 4, 7 cm
f) SFBSCG, EH
Velikost úsečky ESBF: ES BF
2
BF EF 2
2
2
BG 42 32 2
BG 25 5 cm
3. Je dán pravidelný čtyřboký jehlan ABCDV, pro který platí AB = 4 cm, v = 5 cm. Vypočítejte vzdálenost daných rovnoběžných přímek: a) BC, AD b) BC, SAVSDV c) BV, SBCSCV d) AC, SAVSCV
Stránka 988
Stereometrie
Stránka 989
Stereometrie Řešení: a) BC, AD
Velikost úsečky AB:
AB 4 cm
b) BC, SAVSDV
Velikost úsečky SADV: S AD S BC S ADV 2 2
2
v2
S ADV 22 52 2
S ADV 29
5,4 cm
Stránka 990
Stereometrie Velikost úhlu :
tg
v S AD S
5 2 68, 2
tg
Velikost úsečky SBCP:
Kosinova věta: 2
S BC
2
S V S V AD v 2 2 AD v cos 2 2 2
S BC S BC
2
29 29 2 5 cos 68, 2 5 2 2 2
2
22,3 cm
c) BV, SBCSCV
Velikost úsečky VSBC: VS AB
2
S BC S AD 2
2
v2
VS AB 22 52 2
VS AB 29
5,4 cm
Stránka 991
Stereometrie Velikost úsečky BD:
BD AB AD 2
2
2
BD 42 42 2
BD 32
Velikost úsečky BV:
5,7 cm
2
BD 2 BV v 2 2
2
32 2 BV 5 2 2
BV 33 cm
Velikost úsečky SBCX:
5,7 cm
Můžeme například využít podobnosti trojúhelníků BCX a BSBCV. (Pravoúhlé trojúhelníky se stejným úhlem při vrcholu A). BCX BS BCV BC BV
CX
CX VS BC BC BV
VS BC
4 . 29 3, 7 cm 33 Z obrázku a z podobnosti pravoúhlých trojúhelníků se společným úhlem při vrcholu B je zřejmé, že platí: CX S BC X 2 CX S BC X 2 4 . 29 33 S BC X 1,9 cm 2 CX
Velikost úsečky SBCP:
Stránka 992
Stereometrie d) AC, SAVSCV
Velikost úsečky VS: Velikost úsečky VS je výška jehlanu: VS v 5 cm
Velikost úsečky SP:
Z obrázku a z podobnosti pravoúhlých trojúhelníků se společným úhlem při vrcholu A je zřejmé, že platí: VS SP 2 5 SP 2,5 cm 2
Stránka 993
Stereometrie 6.2.4 Vzdálenost bodu od roviny 1. Je dána krychle ABCDEFGH, pro kterou platí AB = 5 cm. Vypočítejte vzdálenost daného bodu od dané roviny. a) E, BCG b) E, HFA c) B, FGSAE d) G, BFH e) F, SEFSBFSFG f) SHB, SEFSBFSCG Řešení: a) E, BCG
Velikost úsečky EF:
EF 4 cm
b) E, HFA
Stránka 994
Stereometrie Velikost úsečky ES:
EG EF FG 2
2
2
EG 42 42 2
EG 32 ES
Velikost úsečky AS:
5,7 cm
EG
2 32 ES 2
2,8 cm
AS AE ES 2
2
2
32 AS 4 2 2
EG 24 Velikost úsečky EP:
2
2
4,9 cm
Úsečka EP je výškou pravoúhlého trojúhelníka AES. Spojením Euklidových vět o výšce a odvěsně je možné ze známých údajů tuto výšku vypočítat: 2 PE AP PS 2 AE AE AP AS AP AS 2 SE 2 SE PS AS PS AS 2
AE SE AE SE PE 2 AS AS AS 2
2
2
2
2
BP
BP
AE SE AS 4
32 2 24
2,3 cm
Stránka 995
Stereometrie c) B, FGSAE
Velikost úsečky SAGP:
SP
S1S2
SP
4 2 cm 2
2
d) G, BFH
Velikost úsečky SAGP:
EG EF FG 2
2
2
EG 42 42 2
EG 32 GP
5,7 cm
EG
2 32 GP 2
2,8 cm
Stránka 996
Stereometrie e) F, SEFSBFSFG
Velikost úsečky SAGP:
HF EF GH 2
2
2
HF 42 42 2
Velikost úsečky XSBF:
HF 32 5,7 cm Z podobnosti trojúhelníků vyplývá, že: HF FX 4 32 FX 1, 4 cm 4 2 2 2 XS BF FX FS BF 2
XS BF
2
XS BF
32 2 2 4 6 cm
Velikost úsečky FP: Úsečka EP je výškou pravoúhlého trojúhelníka AES. Spojením Euklidových vět o výšce a odvěsně je možné ze známých údajů tuto výšku vypočítat:
Stránka 997
Stereometrie PF XP PS BF 2
XS BF 2 S BF F PS BF XS BF
XF XP XS BF XP 2
S BF F PS BF XS BF 2
PF 2
PF
PF
XF
2
XS BF
S BF F
2
XS BF
XF
2
XF S BF F 2
XS BF
2
2
XF S BF F XS BF 32 2 4 6
0,5 cm
f) SHB, SEFSBFSCG
Bod SBH leží přímo v rovině SEFSBFSCG.
SHB , SEF S BF SCG 0 cm
Stránka 998
Stereometrie 6.2.5 Odchylka dvou přímek 1. Je dána krychle ABCDEFGH o hraně a = 10cm. Vypočtěte odchylku přímek: a) AH a BG c) BG a BC e) HB a HG f) BG a AB b) EA a DC d) DF a DB Řešení: a) AH a BG
AH || BG b) EA a DC
bodem A vedeme rovnoběžku s DC = AB EA AB EA DC c) BG a BC
BG je úhlopříčka na čtverci BCGF odchylka je 45°
Stránka 999
Stereometrie d) DF a DB
10 1 10 2 2 3515´
tg
e) HG a HB
10 1 10 2 2 5444´
cotg
f) BG a AB
BG AB
Stránka 1000
Stereometrie 2. Je dán pravidelný čtyřboký jehlan ABCDV, kde |AB|= 8 cm, v = 12cm. Vypočtěte odchylku přímek: a) AV a VC c) AV a BC b) DB a VD d) AB a DV Řešení: a) AV a VC
4 2 tg 2 12
2
2514 '
5028' b) DB a VD
12 4 2 6445'
tg
Stránka 1001
Stereometrie c) AV a BC
Bodem A vedeme rovnoběžku s BC: AV 32 144 4 11
cos
4 7227 ' 4 11
d) AB a DV
Bodem D vedeme rovnoběžku s AB: AV 32 144 4 11
cos
4 7227 ' 4 11
3. Je dán kvádr ABCDEFGH s rozměry |AB| = 6 cm, |BC| = 10 cm, |AE| = 15 cm. Vypočtěte odchylku přímek: a) AD a AF d) BG a ED b) HB a CG e) AF a HC c) DC a AF
Stránka 1002
Stereometrie Řešení: a) AD a AF
90 b) HB a CG
Bodem B vedeme rovnoběžku s CG: HF 100 36 HF 2 34 2 34 15 3751'
tg
Stránka 1003
Stereometrie c) DC a AF
15 6 6812'
tg
d) BG a ED
Bodem C vedeme rovnoběžku s DE: 5 tg 2 7,5 6723'
Stránka 1004
Stereometrie e) AF a HC
tg
3 2 7,5 4336 '
Stránka 1005
Stereometrie 6.2.6 Odchylka přímky od roviny 1. Je dán pravidelný čtyřboký jehlan ABCDV. |AB| = 6 cm, v = 10 cm. Vypočtěte odchylku: a) přímky VB od roviny ABC b) přímky VS od roviny BCV c) přímky AB od roviny ADV Řešení: a) VB od ABC
10 3 2 67
tg
b) VS od BCV
3 10 1642 '
tg
Stránka 1006
Stereometrie c) AB od ADV
3 10 7318'
tg
2. Je dán kvádr ABCDEFGH, který má hrany |AB| = 5 cm, |BC| = 8 cm, |AE| = 10 cm. Vypočtěte odchylku: a) přímky DF od roviny ABC b) přímky DF od roviny BCG c) přímky ED od roviny DCG d) přímky HB od roviny ABF Řešení: a) DF od ABC
DB 25 64 89 10 89 4640 '
tg
Stránka 1007
Stereometrie b) DF od BCG
CF 64 100 2 41 5 2 41 3759 '
tg
c) ED od DCG
5 10 2634 '
tg
Stránka 1008
Stereometrie d) HB od ABF
EB 25 100 5 5 tg
8
5 5 3535'
3. Je dána krychle ABCDEFGH o hraně 5 cm. Vypočtěte odchylku: a) přímky EG od roviny DCG b) přímky HB od roviny BCG c) přímky DB od roviny ACE d) přímky EG od roviny AHF Řešení: a) EG od DCG
45
Stránka 1009
Stereometrie b) HB od BCG
tg
5
5 2 3515'
c) DB od ACE
90 d) EG od AHF
5 2,5 2 5444 '
tg
Stránka 1010
Stereometrie 6.3 Objemy a povrchy těles 6.3.1 Krychle 1. Vypočítejte délku hrany a objem krychle, je-li její povrch S = 952,56 cm2. Řešení: S 6a 2
6a 2 952,56 a 2 158, 76 a 12, 6 cm 2 S 952,56 cm V a3 V 12, 63 2000,38 cm3
Délka hrany krychle je 12,6 cm a objem 2000,38 cm3. 2. Objem krychle je 10 648 cm3. Vypočítejte její hranu a povrch krychle. Řešení: V a3
3 a 10648 a 22 cm V 10648 cm S 6a 2 3
S 6 223 2904 cm 2
Hrana krychle měří 22 cm, její povrch je 2 904 cm2. 3. Jsou dány dvě krychle, délky jejich hran jsou v poměru 2 : 3 . Povrch první krychle je o 120 cm3 menší než povrch druhé krychle. Jaká bude délka hrany třetí krychle, pokud víme, že součet objemů první a druhé krychle je roven objemu třetí krychle. Řešení: V1 2 x 3 8 x 3 V a 3 3 V2 3x 27 x 3
S1 6 2 x 24 x 2 2 S 2 6 3x 54 x 2 54 x 2 24 x 2 120 30 x 2 120 x 2 S 2 S1 120 a1 4 cm; a2 6 cm 2
V 43 63 280 cm3 a 3 280 6,54 cm
Délka hrany třetí krychle je 6,54 cm.
Stránka 1011
Stereometrie 4. Dvě nádoby tvaru krychle o hranách délky 0,6 m a 0,82 m nahraďte jedinou ve tvaru krychle tak, aby měla objem jako obě původní krychle dohromady. Jaký je její povrch? Řešení: a1 0, 6 m 3 3 V1 0, 6 0, 216 m 3 V1 a1 a2 0,82 m 3 3 V2 0,82 0,55 m 3 V2 a2
V V1 V2 V 0, 216 0,55 0, 766 V a 3 a 3 V a 3 0, 766 0,915 m3 S 6a 2 S 6 0,9122 5 m 2
Povrch nové krychle je 5 m2.
Stránka 1012
Stereometrie 6.3.2 Kvádr, hranol 1. Poměr délek hran kvádru je 2 : 5 : 7 , povrch kvádru je 1 062 cm2. Vypočítejte objem kvádru. Řešení: S 2 ab ac bc S 1062 cm 2
2 ab ac bc 1062 a : b : c 2 : 5 : 7 a 2 x b 5 x c 7 x 2 2 x 5 x 2 x 7 x 5 x 7 x 1062 2 10 x 2 14 x 2 35 x 2 1062
2 59 x 2 1062 118 x 2 1062 x2 9 x 3 a 2 3 6 cm b 5 3 15 cm c 7 3 21 cm V abc V 6 15 21 1890 cm3
Objem kvádru je 1 890 cm3. 2. Objem kvádru je 7 500 cm3, poměr délek stran je 3: 4 : 5 . Vypočítejte povrch kvádru. Řešení: V abc V 7500 cm3
3 3x 4 x 5 x 7500 60 x 7500 a : b : c 3 : 4 : 5 a 3x b 4 x c 5 x x3 125 x 5 a 15 cm b 20 cm c 25 cm S 2 ab ac bc S 2 15 20 15 25 20 25 2350 cm 2
Povrch kvádru je 2 350 cm2.
Stránka 1013
Stereometrie 3. Bazénu tvaru kvádru pojme 2 940 hl vody. Hloubka vody 3,5 m. Určete rozměry dna, je-li jedna strana o 5 m kratší než druhá. Řešení:
294 a a 5 3,5
/ : 3,5
84 a 2 5a a 2 5a 84 0 D 5 4 1 84 25 336 361 2
5 361 5 19 2 2 a1 12 cm
a1,2
a2 7 nevyhovuje zadání b 12 5 7 cm Rozměry dna jsou 12 m a 7 m. 4. Koryto z kamene tvaru kvádru o výšce 40 cm má rozměry a = 80 cm, b = 30 cm. Tloušťka stěny je 4 cm. Vypočítejte hmotnost koryta, jestliže hustota materiálu je 2000 kg/m3. Řešení: V a b c V 2940 hl 294000 l 294000 dm3 294 m3 c 3,5 m b a 5
V a bc m V
2000 kg/m3 V V1 V2 a1 80 cm 0,8 m
a2 80 2 4 72 cm 0, 72 m
b1 30 cm 0,3 m
b2 30 2 4 22 cm 0, 22 m
c1 40 cm 0, 4 m
c2 40 4 36 cm 0,36 m
V1 0,8 0,3 0, 4 0, 096 m3
V2 0, 72 0, 22 0,36 0, 057 m3
V 0, 096 0, 057 0, 039 m3 m V m 2000 0, 039 78 kg Hmotnost koryta je 78 kg.
Stránka 1014
Stereometrie 5. Vypočtěte povrch kvádru, jehož objem je 672 cm3 a délky hran a = 8 cm a b = 6 cm. Řešení: V 672 cm 2 a 8 cm 672 14 cm 672 8 6 c c 48 b 6 cm V abc S 2 ab bc ac
S 2 8 6 6 14 8 14 2 244 488 cm 2
Povrch kvádru je 488 cm2. 6. Vypočtěte tloušťku plechu z mědi, má-li hmotnost 4,26 kg a rozměry 1,8 m a 90 cm. Hustota mědi je 8 700 kg/m3. Řešení:
m V a 1,8 m b 90 cm 0,9 m
8700 kg/m3 m 4, 26 kg V
m
4, 26 4,897 104 m3 8700 V abc V
0, 0004897 1,8 0,9 c c
0, 0004897 0, 000302 m 0,302 mm 1,8 0,9
Plech má tloušťku 0,302 mm. 7. Podstava kolmého hranolu je obdélník, jehož dvě sousedící strany jsou v poměru 4 : 5 . Tělesová úhlopříčka má od roviny podstavy odchylku 45°. Výška je o 32 cm větší než delší strana obdélníku. Určete velikosti hran hranolu. Řešení: a :b 4:5
c b 32
45 a 4x b 5x c 5 x 32
us2 a 2 b 2 us2 4 x 5 x 16 x 2 25 x 2 41x 2 us x 41 2
tg
2
c 5 x 32 tg45 us x 41
Stránka 1015
Stereometrie x 41 5 x 32 x 41 5 x 32 x
41 5 32 32 22,9 1, 4 a 4 22,9 91, 6 cm x
b 114,5 cm c 146,5 cm
Délky stran jsou a 91,6 cm, b 114,5 cm, c 146,5 cm . 8. Vypočtěte povrch kvádru, je-li objem V = 540,8 cm3. Strana a = 12,6 cm, b = 7,4 cm. Řešení: V 540,8 cm3 a 12, 6 cm 540,8 5,8 cm 540,8 12, 6 7, 4 c c 12, 6 7, 4 b 7, 4 cm V abc S 2 ab ac bc
S 2 12, 6 7, 4 12, 6 5,8 7, 4 5,8 418, 48 cm 2 Povrch kvádru je 418,48 cm. 9. Výška pravidelného čtyřbokého hranolu je 20 cm, odchylka tělesové úhlopříčky od roviny podstavy je 60°. Vypočtěte objem hranolu. Řešení:
tg 60
20 20 us 11,55 cm us tg 60
us a 2 11,55 a 2 a
11,55 8,16 cm 2
V abc V 8,162 20 1331, 72 cm3
Objem hranolu je 1331,72 cm3.
Stránka 1016
Stereometrie 10. Jaká je hmotnost železné tyče o délce 2 m, je-li jejím průřezem obdélník o rozměrech 23 mm a 16 mm? Hustota železa je 7 800 kg/m3. Řešení: a2m
b 23 mm 0, 023 m c 16 mm 0, 016 m
7800 kg/m3 m V V abc V 2 0, 023 0, 016 0, 74 m3 m 7800 0, 75 5,93 kg Hmotnost tyče je 5,93 kg. 11. Závaží ve tvaru kvádru má rozměry 350 cm, 15 dm a 650 mm. Vypočítejte, kolik plechovek barvy spotřebujete k nátěru, je-li na 3 m2 potřeba 1 plechovka. Řešení: a 350 cm 3,5 m b 15 dm 1,5 m c 650 mm 0, 65 m S 2 ab ac bc S 2(3,5 1,5 3,5 0, 65 1,5 0, 65) 17 m 2 3 m2 ...................1 plechovka 17 1 5, 67 6 plechovek x 2 3 17 m .................x plechovek
Na nátěr musíme koupit 6 plechovek barvy. 12. Délky hran kvádru jsou v poměru 2 : 3: 5 , tělesová úhlopříčka má délku ut 608 . Vypočtěte objem kvádru v cm. Řešení: a : b : c 2 : 3 : 5 a 2 x b 3x c 5 x 2 2 2 2 ut 608 608 2 x 3x 5 x ut2 a 2 b 2 c 2
608 4 x 2 9 x 2 25 x 2 608 38 x 2 x 2
608 16 38
x1 4 x2 4 ... nevyhovuje
Stránka 1017
Stereometrie a 8 cm b 12 cm c 20 cm V abc V 8 12 20 1920 cm3 Objem kvádru je 1 920 cm2. 13. Kvádr má objem 64 cm3. Jeho plášť má dvojnásobný povrch než jedna ze čtvercových podstav. Jakou délku má tělesová úhlopříčka? Řešení:
V 500 cm3 2 2a 4 a v a 2v S pl 4 a v V a2 v S pl 2a 2
500 2v v 500 4v3 v3 2
us a 2 us 10 2 14,14 cm ut2 us2 v 2
500 125 4
v 5 cm a 10 cm
ut2 14,142 52 224,94 ut 15 cm
Tělesová úhlopříčka měří 15 cm. 14. Pravidelný šestiboký hranol je vysoký 3 cm. Poloměr kružnice opsané podstavě je 12 cm. Vypočtěte jeho objem. Řešení: V Sp v
12 10,39 62,34 cm 2 2 Sp 6 S S
v 3 cm r 12 cm r vr S 2
S p 6 62,34 374, 04 cm 2 2
r v r 2 2 2 vr 12 62 108 2 r
2
V Sp v V 374, 04 3 1122,12 cm3
vr 10,39 cm
Objem hranolu je 1122,12 cm3.
Stránka 1018
Stereometrie 15. Vypočítejte objem pravidelného čtyřbokého hranolu o délce podstavné hrany 8 cm, jehož tělesová úhlopříčka svírá s rovinou podstavy úhel o velikosti 48°. Řešení:
V a2 v us a 2 us 8 2 11,31 cm tg48
v us
v 11,31 tg 48 12,56 cm V 82 12,56 803,84 cm3 Objem hranolu je 803,84 cm3. 16. Krabice tvaru kvádru s rozměry 4 7 9 dm je naplněná keramickou hlínou. Pokud krabici postavíme na dno s kratšími rozměry, bude hlína sahat do výšky 45 cm. Do jaké výšky bude sahat hlína, pokud postavíme krabici na dno 40 × 90 cm? Řešení: V abc V 40 70 45 126000 cm3 V 126000 v 35 cm ac 40 90
Hlína sahá do výšky 35 cm. 17. Do modelu čtyřhranné nádrže se vejde 275 l, plocha podstavy tohoto modelu je 220 dm2. Skutečná nádrž má mít podstavu o rozloze 0,00198 km2. Jaký objem má skutečná nádrž? Řešení: 0, 00198 km 2 1980 m 2
220 dm 2 2, 2 m 2 k 2 1980 : 2, 2 900 k 30 275 : 220 1, 25 dm 0,125 m 0,125 30 3, 75 m V 3, 75 1980 7425 m3 Objem nádrže ve skutečné velikosti je 7 425 m3.
Stránka 1019
Stereometrie 18. Těleso tvaru šestibokého hranolu má výšku 2,4 m a délku podstavné hrany 90 cm. a) Vypočtěte nejdelší možnou vzdálenost dvou vrcholů hranolu. Údaj uveďte v decimetrech. b) Kolik metrů čtverečních budeme potřebovat na potažení pláště tohoto hranolu? Řešení: a)
v 2 2a x 2 2
242 2 9 x 2 2
576 324 x 2 900 x 2 x 30 dm
Nejdelší možná vzdálenost dvou vrcholů hranolu je 30 decimetrů. b) S pl 6av S pl 6 0,9 2, 4 12,96 m 2
Na potažení pláště budeme potřebovat 12,96 m2. 19. Venkovní květináč tvaru pravidelného šestibokého hranolu má podstavu s obsahem 120 cm2. Určete výšku květináče, pokud víte, že se do něho přesně vejde obsah třiceti čtyřdecových nádob. Řešení: 120 cm 2 1, 2 dm 2
30 4 120 dcl 12 l 12 1, 2 v v 10 dm Výška květináče je 10 dm, tj. 1 m. 20. Určete objem kvádru, pokud víte, že jeho délky stran jsou v poměru 3: 5: 7 a jehož povrch je 568 dm2. Řešení: S 2 ab ac bc S 2 3x 5 x 3x 7 x 5 x 7 x 2 71x 142 x S 568 4 142 142 a 3 4 12 dm x
b 5 4 20 dm c 7 4 28 dm V abc V 12 20 28 6720 dm3
Objem kvádru je 6720 dm3.
Stránka 1020
Stereometrie 21. Zahradní jezírko má tvar pravidelného šestibokého hranolu o výšce 60 cm, je-li zcela zaplněno, vejde se do něho 60 hektolitrů vody. Určete délku jeho podstavné hrany. Řešení: V S pv 60 hl 6000 l V Sp v 6000 Sp 1000 dm 2 6 av S p 6 a 3ava 2 2
3 a a v va a 2 2 2
2 a
S p 3a
3 3 2 3 2 a 3 a 1000 3 a a 19, 61 dm 2 2 2
Délka podstavné hrany je přibližně 19,61 dm. 22. Součet obsahů tří stěn kvádru, které mají společný vrchol je 1175 cm2. Rozměry kvádru jsou v poměru 5 : 4 : 3 . Vypočtěte délku hran kvádru. Řešení: S ab ac bc S 5 x 4 x 5 x 3x 4 x 3x 20 x 2 15 x 2 12 x 2 47 x 2 1175 47 x 2 x 25 5 cm a 5 x 25 cm b 4 x 20 cm c 3x 15 cm
Rozměry kvádru jsou 25 cm, 20 cm a15 cm. 23. Petra chce zabalit tři dárky, našla si krabice tvaru kvádru, jedna krabice má rozměry 3 dm, 28 cm a 7 dm a zbylé dvě krabice jsou stejné s rozměry 15 cm, 25 cm a 4 dm. Kolik rolí balicího papíru musí koupit a kolik za ně zaplatí, jestliže jedna role balicího papíru vystačí na 1,5 m2 a stojí 20 Kč? Řešení: S 2 ab ac bc
S1 2 30 28 30 70 28 70 9800 cm 2 S2 2 15 25 15 40 25 40 3950 cm 2 x S1 2S2 9800 2 3950 17700 cm 2 1, 77 m 2 Petra potřebuje koupit 2 role balicího papíru, za který zaplatí 40 korun.
Stránka 1021
Stereometrie 24. Bazén tvaru kvádru má rozměry dna 70 dm a 250 dm. Jaká je výška bazénu, víme-li, že pokud je bazén naplněn 34 cm pod okraj vejde se do něho 280 m3 vody? Řešení: V abc V c ab 280 c 1, 6 m 7 25 v 1, 6 0,34 1,94 m 194 cm Výška bazénu je 194 cm. 25. Kolik bude stát barva, která je potřeba na vymalování pokoje i se stropem. Pokoj je dlouhý 3,8 m, široký je 3,2 m a vysoký 255 cm. Barva se prodává po 10 kg, jedno balení stojí 435 Kč a vystačí na 35 m2. Pokoj se musí vymalovat dvakrát a dveře s oknem v tomto pokoji zabírají plochu 3,395 m2. Řešení: S S p S pl
S ab 2ac 2bc S 3,8 3, 2 2 3,8 2,55 2 3, 2 2,55 47,86 m 2 x 2 47,86 3,395 2 44, 465 88,93 m 2 y 88,93 : 35 2,54 3 desetikilová balení z 3 435 1305 Kč Barva potřebná na vymalování pokoje bude stát 1305 Kč. 26. Vypočítejte povrch a objem tělesa na obrázku. Těleso je složené z krychle a kvádru tak, že krychle má stejnou šířku jako kvádr.
Řešení: S ab 2bc 2ac a b b 5b 2 S 23 10 2 10 9 2 23 9 23 10 10 5 102 1454 cm 2 V abc b3 V 23 10 9 103 3070 cm3
Povrch tělesa je 1454 cm2 a objem tělesa je 3070 cm3.
Stránka 1022
Stereometrie 27. 6 truhlíků je potřeba osadit muškáty. Truhlík má tvar kvádru, délka je 50 cm, šířka 15 cm a výška 11 cm. Kolik bude stát hlína do truhlíků, pokud 8,5 litrů hlíny stojí 37 Kč? Řešení:
V abc V 5 1,5 1,1 8, 25 dm3 8, 25 l
6 8, 25 49,5 dm3 49,5 l 49,5 : 8,5 5,82 6 37 222 Kč
6 sáčků
Hlína do truhlíků bude stát 222 Kč. 28. Posypová sůl je uskladněná v nádobě tvaru kvádru s rozměry dna 1,9 m a 120 cm. Vypočítejte vrstvu soli, pokud víte, že dovezení soli stálo 235 Kč a 1 dm3 soli stojí 0,55 Kč. Celková částka za sůl a dovezení soli byla 1 301 Kč. Řešení: 1301 235 1066 Kč
1066 : 0,55 1938,18 dm3 V abc V c ab 1938,18 c 8,5 dm 19 12 Vrstva soli je 85 cm. 29. Na stavbu zahradního domečku je potřeba dopravit 4 500 prken ze smrkového dřeva. Rozměry jednoho prkna jsou 380 cm a 2,5 dm, tloušťka prkna je 25 mm. Nákladní auto uveze náklad o hmotnosti 2,4 tuny. Hustota vysušeného dřeva je 440 kg/m 3. Kolikrát bude muset auto jet, aby požadovaný počet prken převezlo? Řešení:
V abc V 3,8 0, 25 0, 025 0, 02375 m3 m V m V
m 440 0, 02375 10, 45 kg 4500 10, 45 47025 kg 47, 025 t 47, 025 : 2, 4 19,593 20 aut Na převezení prken je potřeba, aby auto jelo 20 krát.
Stránka 1023
Stereometrie 30. Nádrž tvaru kvádru bez horní podstavy s rozměry dna 56 cm a 3,8 dm je naplněná vodou 0,15 m pod okraj, výška vody v nádrži je 42 cm. Vypočtěte objem tělesa, které se do vody potopilo, jestliže voda stoupla o 0,4 dm. Vnitřní část nádrže se musí natřít, vypočtěte, kolik decilitrů barvy bude potřeba, pokud 1 l barvy vystačí na 2,2 m2. Nátěry se musí provést dva. Řešení: V abc
V 56 38 4 8512 cm3 Objem tělesa je 8 512 cm3.
v 42 15 57 cm S ab 2ac 2bc S 56 38 2 56 57 2 38 57 12844 cm 2 12844 2 25688 cm 2 2,5688 m 2 2,5688 : 2, 2 1,1676 l 11, 676 dcl Na dva nátěry potřebujeme 11,676 dcl barvy. 31. Trám z borového dřeva má na průřezu tvar rovnoramenného lichoběžníku se základnami o délce 42 cm a 32 cm, ramena mají délku 17 cm. Délka trámu je 3,9 m. Vypočítejte hmotnost trámu, je-li hustota borového dřeva po vysušení 510 kg/m3. Kolik litrů mořidla bude potřeba na natření trámu, 1 litr mořidla vystačí na 1,3 m2. Řešení: x 42 32 : 2 x 5 cm va b 2 x 2 va 17 2 52 Sp
16, 248 cm
a c va
2 42 32 16, 248 601,178 cm 2 Sp 2 V S p vh V 601,178 390 234459, 42 cm3 0, 23445942 m3 m V m 510 0, 23445942 119,574 kg
Hmotnost trámu je přibližně 120 kg.
Stránka 1024
Stereometrie S p 601,178 cm 2 S 2S p S pl S pl avh cvh 2bvh S 2 601,178 42 390 32 390 2 17 390 43322,356 cm 2 4,3322356 m 2 4,3322356 :1,3 3,3324 l Na namoření trámu bude potřeba 3,33 l mořidla. 32. Koupelna tvaru kvádru má délku 3 m, šířku 2,5 m a výšku 246 cm. Celá podlaha a stěny do dvou třetin výšky budou obložené kachličkami. Koupelna je bez oken a rozměry dveří, které vedou do koupelny, jsou 90 cm a 190 cm. Majitel má na nákup kachliček k dispozici 6 000 Kč. Může si koupit kachličky za cenu 288 Kč na 1m2? Řešení:
S p ab S p 3 2,5 7,5 m 2 2 246 164 cm 3 S pl 3 1, 64 2 2,5 1, 64 2 0,9 1,9 18, 04 1, 71 16,33 m 2 S 7,5 16,33 23,83 m 2 x 23,83 288 6863, 04 Kč Při ceně 288 za 1m2 dojde k překročení plánovaného rozpočtu o 863 korun. 33. Pravidelný trojboký hranol má všechny hrany shodné. Obsah pláště hranolu je 108 dm2. Určete jeho povrch. Řešení: S pl 3 a 2 a
S pl
108 6 dm 3
3 av S 2 a S pl ava S pl 2 va 3a 3 6 10,392 dm S 6 10,392 108 170,3538 dm 2
Povrch hranolu je 170,36 dm2. 34. Učebna má 7 m, šířku 5,5 m a výšku 3,8 m. Kolik studentů by mohlo být do učebny umístěno, mají-li podle předpisů připadnout na 1 studenta aspoň 3 m3 vzduchu. Řešení: V abc
V 7 5,5 3,8 146,3 m3 146,3 : 3 48, 76 48 studentů Do učebny může být umístěno 48 studentů.
Stránka 1025
Stereometrie 35. Délky hran kvádru jsou v poměru 5 : 7 : 4 a jeho objem je 3780 cm3. Určete povrch kvádru. Řešení: V abc
3780 5 x 7 x 4 x 140 x 3 3780 3 140 a 5 3 15 cm x
3
b 7 3 21 cm c 4 3 12 cm S 2 ab ac bc S 2 15 21 15 12 21 12 1494 cm 2 Povrch kvádru je 1 494 cm2. 36. Kolik pytlů cementu se spotřebuje na vybetonování sloupu vysokého 3,5 m. Sloup má průřez tvaru pravidelného šestiúhelníku s hranou délky 18 dm. Na 1 m3 betonu je třeba 3,5 kg cementu, jeden pytel váží 25 kg. Řešení: 3a 2 av 3a 3 3a 2 S p 6 a 3ava 3a 2 2 2 2 3 3 18 Sp 841, 77 dm 2 2 V S pv va
V 841, 77 35 29461,95 dm3 29, 46195 m3 29, 46195 3,5 103,116825 kg 103,116825 : 25 4,1246 5 pytlů cementu
Na vybetonování sloupu je potřeba necelých 5 pytlů cementu.
Stránka 1026
Stereometrie 37. Kvádr má jednu podstavnou hranu o 2,3 dm delší než druhou. Úhlopříčný řez kvádru kolmý k rovině podstavy je čtverec s obsahem 42,25 dm2. Vypočítejte objem a povrch kvádru. Řešení: a b 2,3
u 2 42, 25 u 6,5 dm u 2 a 2 a 2,3
2
6,52 a 2 a 2 4, 6a 5, 29 2a 2 4, 6a 36,96 0 a 2 2,3a 18, 48 0 a 3,3 dm b 3,3 2,3 5,5 dm c 6,5 dm V abc V 3,3 5,5 6,5 117,975 dm3 117975 cm3 S 2 ab ac bc S 2 3,3 5,5 3,3 6,5 5,5 6,5 150, 7 dm 2 15070 cm 2 Objem kvádru je 117 975 cm3, povrch je 15 070 cm2. 38. Kolik dm3 betonu je potřeba na výrobu podstavce tvaru hranolu. Příčný řez hranolem má tvar rovnoramenného lichoběžníku se základnami délek 15 cm a 80 mm, rameno má délku 90 mm. Délka podstavce je 17 dm. Řešení: a 1,5 dm; c 0,8 dm; r 0,9 dm; v 17 dm
V
a c va v 2
a c va r 2
2
2
1,5 0,8 va 0,9 0,829 dm 2 1,5 0,9 0,829 17 16,9116 dm 2 V 2 2
2
Na výrobu podstavce je potřeba 16,9116 dm2 betonu.
Stránka 1027
Stereometrie 39. Dřevěný trám má objem 1,59 m3. Vypočítejte délku trámu, víme-li, že příčný řez trámu má tvar složený z pravoúhlého lichoběžníku a obdélníku. Obdélník má rozměry 35 cm a 4,5 dm. Lichoběžník má základny 3,5 dm a 20 cm, výšku 150 mm. Řešení: a 0,35 m, b 0, 45 m; c 0, 2 m; va 0,15 m
V S pv v Sp
V Sp
a c va ab
2 0,35 0, 2 0,15 0,35 0, 45 0,19875 m 2 Sp 2 1,59 v 8 m 0,19875 Dřevěný trám má délku 8 m. 40. Rovnoramenný trojúhelník s délkou základny 1 dm a úhlem proti základně 99°20´ je podstavou kolmého hranolu. Obsah pláště tohoto hranolu je roven součtu obsahů jeho podstav. Vypočítejte objem tohoto hranolu. Řešení:
S pl 2 S p 2 zvz zvz 2 v tg z 0,5 z vz 0,5 z tg 0,5 1 tg4020´ 0, 42 dm = 4,2 cm
zv 2av
vz a v 0, 42 a z 0, 649 dm sin sin 4020´ 1 v 2 0, 649 v 1 0, 42 sin
2, 298v 0, 42 v 0,182 dm zvz v 2 1 0, 42 V 0,182 0, 03822 dm3 38, 22 cm 3 2 V
Objem hranolu je 38,22 cm3.
Stránka 1028
Stereometrie 41. Určete kolik obkladaček je potřeba na obložení bazénu tvaru čtyřbokého hranolu o délce 25 m, šířce 7 m a hloubce 1,65 m, rozměry obkladačky jsou 15 x 20 cm. Na odpad se musí počítat s 9 %. Výsledek zaokrouhli na desítky. Řešení: S S p S Pl
S ab 2 a b v
S 25 7 2 25 7 1, 65 S 280, 6 m 2 So 0,15 0, 2 0, 03 m 2 S : So 280, 6 : 0, 03 9353,3 9354 obkladaček 9 % z 9354 841,86 842 9354 842 10196 10200 Na obložení bazénu potřebujeme asi 10 200 dlaždic. 42. Dárková krabička tvaru pravidelného šestibokého hranolu je vysoká 65 mm a víko má strany dlouhé 20 cm. Kolik dm2 plechu je třeba na její zhotovení, jestliže musíme přidat na záložky 8 % materiálu? Řešení: 2 a va BS 2
va
2
2 a BS 2
2
va 202 102 300 17,3 cm ava 3ava 2 S p 3 20 17,3 1038 cm 2 Sp 6
S pl o p v 6av S pl 6 20 6,5 780 cm 2 S 2S p S pl S 2 1038 780 2856 cm 2 28,56 cm 2 28,56 1, 08 30,8448 cm 2 Na zhotovení dárkové krabičky je potřeba 30,8448 dm2 plechu
Stránka 1029
Stereometrie 43. Kolik litrů vody se vejde do nádoby tvaru čtyřbokého hranolu, jestliže podstava má tvar rovnoramenného lichoběžníku. Rovnoběžné strany lichoběžníku mají délku 9 cm a 150 mm a ramena mají délku 0,9 dm. Výška nádoby je 18 cm. Řešení: x 15 9 : 2 x 3 cm va b 2 x 2 va 92 32 Sp
8, 49 cm
a c va
2 9 15 8, 49 101,86 cm 2 Sp 2 V S p vh V 101,86 18 1833,84 cm 3 1,8 l
Do nádoby se vejde 1,8 l vody.
Stránka 1030
Stereometrie 6.3.3 Válec 1. Kolika sudů tvaru válce o průměru 60 cm a výšce 1,2 m je zapotřebí k vyprázdnění cisterny tvaru válce o průměru 1,4 m a délce 4,3 m? Řešení: V r 2v
d1 0, 6 cm 0, 6 m r1 0,3 m v1 1, 2 m V1 0,33 1, 2 V1 0,34 m 3 d 2 1, 4 m r2 0, 7 m V2 0, 73 4,3 V2 6, 62 m 3 V2 : V1 6, 62 : 0,34 178,3 K vyprázdnění cisterny bude zapotřebí 179 sudů. 2. Vypočtěte hmotnost zlaté medaile, má-li průměr 6 cm a tloušťku 3 mm. Hustota zlata je 19 290 kg/m3. Řešení: m V
V r 2v
19290 kg/m3 d 6 cm 0, 06 m r 0, 03 m v 3 mm 0, 003 m V 0, 032 0, 003 V 8,5 106 m3 m 19290 8,5 106 0,16 kg
Stránka 1031
Stereometrie 3. Malý motocykl má vrtání válce 38 mm, zdvih pístu 44 mm. Vypočtěte objem válce v cm3. Řešení: Vrtání válce znamená průměr, zdvih pístu výšku válce. V r 2v d 38 mm 3,8 cm 2 3 V 1,9 4, 4 49,5 cm r 1,9 v 44 mm 4, 4 cm Objem válce je 49,5 cm3. 4. Na zemi leží dvě polena tvaru válce. Délka prvního polena je dvakrát větší než druhého, ale průměr je jen poloviční. Které z nich má větší hmotnost? (Předpokládáme, že obě mají stejnou hustotu.) Řešení: m V . Hustota je stejná, proto stačí porovnat objem polen. V1 r12 v1
V2 r2 2 v2 v1 2v2 d1
d2 r r1 2 2 2
r22 r22v2 r2 V1 2v2 2v2 V1 V2 4 2 2 2
Větší hmotnost má kratší poleno. 5. Vypočtěte rozměry válcové nádoby o objemu 5 l, je-li její výška rovna dvojnásobku průměru podstavy. Řešení: V 5 l = 5 dm3 5 2 3 V r 2v 5 r 4r 4 r 5 r 3 4 v 2d v 4r r 0, 74 dm v 4 0, 74 2,96 dm Válcová nádoba má poloměr 0,74 dm a výšku 2,96 dm.
Stránka 1032
Stereometrie 6. Obvod podstavy rotačního válce je stejně velký jako jeho výška. Vypočítej povrch válce, je-li jeho objem 480 cm3. Řešení: V r 2v
480 2 2 3 2,9 cm o 2 r 480 r 2 r 480 2 r r 3 2 2 v 2 r ov v 2 2,9 18, 22 cm S 2 r r v S 2 2,9 2,9 18, 22 384,83 cm 2
Povrch válce je 384,83 cm2. 7. Část kmene je tvaru rotačního válce. Kmen je šikmo seříznutý a má obvod 94,2 cm. Výška kmene na kratší straně je 105 cm a na delší straně 12,5 dm. Vypočítejte objem seříznutého kmene. Řešení: v1 125 cm; v2 125 105 20 cm
o 2 r o 94, 2 15 cm 2 2 r 2 v2 2v v V r 2 v1 r2 1 2 2 2 r
2 125 20 3 3 V 152 25875 81247,5 cm 81, 2475 dm 2 Objem kmene je 81,25 dm3. 8. Potrubí kruhového průřezu má průměr 160 mm. Potrubím teče voda rychlostí 2,5 m/s. Jaké množství vody proteče tímto potrubím za dvě hodiny. Řešení: r 0, 08 m; v 18000 m V r 2v 2 h 2 60 min 2 3600 s 7200 s v 2,5 7200 18000 m V 0, 082 18000 361, 728 m3 361728 dm3 361728 l = 3617, 28 hl
Potrubím za dvě hodiny proteče 3 617,28 hl vody.
Stránka 1033
Stereometrie 9. Nádoba tvaru válce má obsah podstavy a obsah pláště v poměru 3: 5 . Osový řez válce je obdélník s úhlopříčkou délky 390 mm. Kolik litrů vody se vejde do této nádoby? Řešení:
u 39 dm
S p r 2 6v 2 S p : S pl r : 2 rv r : 2v 3 : 5 r 5 S pl 2 rv
2r
2
v2 u 2
2
12v 2 2 v 39 5 144v 2 25v 2 1521 25 169v 2 38025 v 2 225 v 15 cm 1,5 dm 6v 6 15 18 cm 1,8 dm 5 5 V r 2v r
V 1,82 1,5 15, 26 dm3 15, 26 l Objem nádoby je 15,26 l. 10. Osovým řezem válce je čtverec o obsahu 256 cm2. Vypočtěte objem válce. Řešení: S 256 cm 2 2 a 256 a 16 cm 2 S a r 8 cm
v 16 cm V r 2v V 82 16 3216,99 cm3 Objem válce je 3216,99 cm2. 11. Kolik hektolitrů vody proteče za hodinu gumovou hadicí o průměru 6 cm, teče-li voda rychlostí 2,3 m/s. Řešení: Výška válce h se rovná dráze. 1 h 3600 s, r 3 cm 0,03 m h v t h 2,3 3600 8280 m
V r2 h V 0, 032 8280 23, 4 m3 23400 dm3 23400 l 234 hl
Stránka 1034
Stereometrie 12. O kolik centimetrů se zvedne hladina při dešti v kádi tvaru válce s průměrem 120 cm a v hranaté nádrži tvaru krychle s hranou délky 10 dm, pokud víme, že spadne 0,5 hl na 1 m2 . Řešení: 0,5 hl 50 l V abc V 50 1 c 0,5 dm 5 cm ab 100 2 V obou případech spadne 5 cm vody. 13. Nádoba tvaru válce má výšku 25 cm a průměr podstavy 15 cm. Nádoba je částečně naplněna vodou, voda sahá do výšky 160 mm. Určete, zda voda přeteče, ponoříme-li do ní železnou kuličku o průměru 130 mm. Řešení:
4 4 VK r 3 3,14 6,53 1149, 76 cm3 3 3 2 S p r 3,14 7,52 176, 625 cm 2 v 1149, 76 :176, 625 6,5 cm 16 6,5 22,5 cm 25 cm Voda z nádoby nepřeteče, stoupne přibližně o 6,5 cm a bude 2,5 cm pod okraj nádoby. 14. Je dán válec s obsahem podstavy 56 cm2, poloměr podstavy má stejnou velikost jako výška válce. Určete povrch válce. Řešení: S p r 2 56
r v S 2 S p S pl 2 r 2 2 rv 2 r 2 2 r 2 4 r 2 4 S p 4 56 224 cm 2 Povrch válce je čtyřnásobek obsahu podstavy, tj. 224 cm2. 15. Železná tyč je dlouhá 475 cm a má průměr 19,4 mm. Vypočítejte její hmotnost. (hustota železa je 7,87 g/cm³). Výsledek zaokrouhlete na setiny. Řešení: 19, 4 mm 1,94 cm V r 2v 3,14 0,97 2 475 1403,35235 cm3 m 1403,35235 : 7,87 178,31669 g 178,32 g
Hmotnost tyče je 178,32 gramů.
Stránka 1035
Stereometrie 16. Zařízení zpracovávající granulát má válcovitý zásobník s průměrem 60 cm a výškou 16 dm. Kolikrát se musí celé zařízení za osmihodinovou pracovní dobu naplnit, jestliže spotřebuje 2,2 kg za minutu a 1 kg granulátu má objem 1 dm3? Řešení: 60 cm 6 dm
V r 2v 3,14 32 16 452,16 dm3 452,16 kg 2, 2 kg...........1min x 452,16 : 2, 2 205,527 min 8 hod 480 min 480 : 205,527 2,335 2 Celé zařízení se za směnu naplní 2 krát. 17. Truhlář opracovává dřevěnou tyč tvaru válce. Původní rozměry tyče - poloměr 8 cm, délka tyče je 4 m. Opracováním vytvořil tyč s průměrem o 12 milimetrů menším, než byla původní tyč. Délka zůstala zachovaná. Určete, o kolik procent se zmenšil povrch tyče bez bočních stěn. Řešení: S pl 2 rv
S pl 2 3,14 8 400 20096 cm 2 r1 8 1, 2 : 2 7, 4 cm S pl1 2 3,14 7, 4 400 18588,8 cm 2 20096 cm 2 .........100 % 18588,8 cm 2 ....... x % x 1858880 : 20096 92,5 % Povrch tyče bez bočních stěn se zmenšil o 7,5 %. 18. Silničáři pokládají asfalt na silnici v délce 130 m, válec, který používají, se na této dráze otočí přibližně dvacetkrát. Jaký je průměr válce a plocha, která válcuje povrch, pokud je šířka válce 3 m? Řešení: 130 : 20 6,5 m o d d 6,5 : 3,14 2,07 m S 2 rv 2 3,14 1,035 3 19, 4994 m 2
Průměr válce je 2,07 m a plocha, která válcuje je 19,4994 m2.
Stránka 1036
Stereometrie 19. Nádoba tvaru válce je naplněná vodou do výšky 25 dm, průměr nádoby je 16 dm. Pokud ponoříme do válce krychli, stoupne hladina vody o 5 dm. Určete, kolik centimetrů měří ponořené hrana krychle. Rozměr zaokrouhlete na celek. Řešení: V r 2v 3,14 64 5 1004,8 dm2
a 3 1004,8 10,0159 dm 100,159 cm 100 cm Hrana krychle měří přibližně 100 cm. 20. Kmen stromu zbavený kůry tvaru rotačního válce se má opracovat tak, že polovina válce bude mít tvar rotačního kužele a druhá část zůstane bez opracování. Jakou část objemu neopracovaného kmene tvoří výsledný útvar? Řešení: V r2 v V1 VV VK VV
r2 v 2
1 v 1 VK r 2 r 2 v 3 2 6 2 r v 1 r2 v 1 r2 v 4 2 2 V1 r 2 v 1 r 2 v V 2 6 2 2 3 3 3 3
Výsledný útvar tvoří dvě třetiny objemu neopracovaného kmene. 21. Kmen stromu zbavený kůry tvaru rotačního válce se má opracovat tak, že polovina válce bude mít tvar rotačního kužele a druhá část zůstane bez opracování. Obvod kmene je 16 dm a výška opracované části je 18 dm. Jaký je povrch opracované části tvaru rotačního kužele? Řešení: o 2 r o r 2 16 r 2,54 dm 2 S pl rs
s2 v2 r 2 s 2 182 2,542 s 2 330, 4516 s 18,178 dm S pl 2,54 18,178 144,980 dm 2 Povrch opracované části je 144,98 dm2.
Stránka 1037
Stereometrie 22. Rotační válec s poloměrem 90 mm byl provrtán podél osy tak, že jeho hmotnost byla 75 % původní hmotnosti. Určete tloušťku stěny takto vzniklého dutého válce. Řešení: V r2
V 92 254,34 cm3 0, 25 254,34 63,585 cm3 r1
V
r1
63,585
4,5 cm 45 mm
r2 r r1 90 45 45 mm Tloušťka stěny je 45 mm. 23. Rotační válec byl provrtán podél osy tak, že jeho hmotnost byla 75 % původní hmotnosti. Určete tloušťku stěny takto vzniklého dutého válce. Řešení: V r2 0, 25 V 0, 25 r 2 r1 r1
0, 25 V
0, 25 r 2
0,5r
Stránka 1038
Stereometrie 6.3.4 Kužel 1. Objem nálevky tvaru kužele o poloměru 8 cm je 680 cm3. Jaká je její výška? Řešení:
r 2v
, V 680 82 v 3 680 v 10,15 cm 3 680 3 64 r 8 cm
V
Výška nálevky je 10,15 cm. 2. Ze železné tyče ve tvaru hranolu o rozměrech 5,6 cm, 4,8 cm, 7,2 cm je třeba vyrobit co největší rotační kužel. a) vypočítejte jeho objem b) vypočítejte odpad Řešení: a)
V
r 2v
3 Ze tří možných kuželů musíme vybrat ten, který má největší poloměr. d 4,8 cm
r 2, 4 cm v 7, 2 cm V
2, 42 7, 2
b) V abc
3
43, 43 cm3
V 5, 6 4,8 7, 2 V 193,54 cm3 odpad = Vhranolu – Vkužele 193,54 43, 43 150,11 Objem kužele je 43,43 cm3, odpad činí 150,11 cm3. 3. Střecha věže má tvar kužele o průměru podstavy 6 m. Velikost odchylky od roviny podstavuje 75°. Vypočtěte spotřebu barvy na její natření, spotřebuje-li se 1 kg barvy na 8 m2. Střecha se bude natírat dvakrát. Řešení:
S pl rs r 3 cm 3 3 s 11,59 cm s cos 75 S pl 3 11,59 109, 23 cm 2
cos 75
Stránka 1039
Stereometrie Spotřeba: 1 kg...8 m2
109, 23 x 13, 65 8 x kg...109, 23 m2 Budeme natírat dvakrát: 13,65 2 27,3
Na nátěr potřebujeme 27,3 kg barvy. 4. Hromada písku má tvar rotačního kužele, výška hromady je 1,9 m a obvod hromady na zemi je 10,36 m. Kolik m3 písku je na hromadě? Řešení: v 1,9 m; o 10,36 m
1 V r 2v 3 o 2 r o 10,36 1, 649 m 2 2 1 V 1, 6492 1,9 5, 41 m3 3 r
Na hromadě je 5,41 m3 písku. 5. Povrch kužele je 933,1 cm2. Osovým řezem je rovnostranný trojúhelník. Vypočítejte objem kužele. Řešení: s 20 cm
v2 s2 r 2 v 202 102 17,32 cm V
r 2v
3 102 17,32 5441, 24 V 1813, 75 cm3 3 3 Objem kužele je 1 813,75 cm3.
Stránka 1040
Stereometrie 6. Plášť rotačního kužele je 879 cm2, obsah podstavy je 452 cm2. Určete odchylku strany od roviny podstavy. Řešení: 2 452 S pl 879 S p 452 r 452 r 12 cm S pl rs S p r 2 879 rs 879 12 s 879 s 23,32 cm 12 r cos s 12 cos 59 23,32
Odchylka strany od rovin podstavy je 59°.
7. Lampa tvaru kužele má být potažena látkou. Obvod podstavy je 150 cm a výška je 0,4 m. Kolik metrů látky se spotřebuje, jestliže na záhyby je potřeba 10 % navíc? Řešení:
o 2 r 150 2 r r
150 23,88 cm 2
s 402 23,882 2170, 2544 46,58 cm S pl rs 3,14 23,88 46,58 3492, 71 cm 2 1,10 S pl 1,10 3492, 71 3841,981 cm 2 Na výrobu lampy je přibližně potřeba 3842 cm2 látky. 8. Zjistěte, jaký je povrch těžítka tvaru rotačního kužele, víte-li, že poměr velikosti obsahu pláště daného kužele a obsahu jeho podstavy je 13:12. Tělesová výška kužele je 5 cm. Řešení: S pl rs rs 13 s 13 13 rs : r 2 13 :12 2 s r 2 r 12 r 12 12 S p r 2
13 2 2 r r 5 12 169 2 r r 2 52 144 25r 2 144 25 r 2 144 r 12 cm, s 13 cm S S pl S p rs r 2 12 13 122 300 942 cm 2 Povrch těžítka je 942 cm2. Stránka 1041
Stereometrie 9. Osovým řezem rotačního kužele je rovnoramenný trojúhelník s obsahem 270 cm2, úhel při hlavním vrcholu má velikost 50°. Vypočítejte objem a povrch kužele. Řešení:
ava 2 a a a tg 2 va 2 va tg 2 tg St
a St
a a2 2tg a 4tg St 2 4tg
2
a s va2 2 s 11, 222 24, 077 2 26,562 cm S r (r s )
aa s 22
S 11, 44 (11, 44 26,562) 1365,126 cm 2
a 4 tg 25 270 22, 44 cm va
22, 44 24, 077 cm 2 0, 466 2
1 1 a V r 2 v va 3 3 4 1 22, 442 V 24, 077 3172, 49 cm 3 3 4 Objem kužele je 3172,49 cm3 a povrch je 1365,126 cm2. 10. Sto padesát dopravních kuželů má být natřeno bílou a oranžovou barvou v poměru 1:1. Obvod podstavy kužele je 98,5 cm a výška je 0,45 m. Kolik jaké barvy se spotřebuje, jestliže 1 kg barvy vystačí na 7,5 m2 plochy? Podstava kužele se nenatírá. Řešení: o 2 r
o 2 98,5 r 15, 684 cm 2 r
s v2 r 2 s 0, 452 0,157 2 0, 227149 0, 4766 m 47, 66 cm S pl rs S pl 0,15684 0, 4766 0, 234714 m 2 x 150 S pl : 7,5 150 0, 234714 : 7,5 4, 694 kg Na natření 150 kuželů potřebujeme 2,347 kg bílé a 2,347 kg oranžové barvy.
Stránka 1042
Stereometrie 6.3.5 Komolý kužel 1. Jako ozdoba zábradlí budou použity dřeva tvaru komolého kužele. Obvod větší podstavy je 38 cm a menší podstavy 24 cm, výška ozdoby je 6 cm. Těchto ozdob bude potřeba 65 na každou stranu zábradlí. Kolik barvy se spotřebuje na natření všech ozdob, pokud 1 kg barvy natřeme 3 m2? Řešení: o 2 r
o 2 o 38 r1 1 6, 05 cm 2 2 o 24 r2 2 3,82 cm 2 2 r
S pl (r1 r2 ) v 2 (r1 r2 ) 2 S pl (6, 05 3, 82) 62 (6, 05 3,82) 2 198,378 cm 2 x 2 65 198,378 25789 cm 2 2,5789 m 2 y 2,5789 : 3 0,8596 kg Na natření ozdob je potřeba 0,8596 kg barvy. 2. Určete výšku rotačního komolého kužele, který má objem 412 dm3, poloměr dolní podstavy má 81 cm a poloměr horní podstavy má 34 cm. Řešení:
V
v
r 3
2 1
r1r2 r22
v
3V r r1r2 r22
v
3 412 1236 3,7592 dm 2 8,1 8,1 3, 4 3, 4 328,7894
2 1
2
Výška komolého kužele je 3,7592 dm.
Stránka 1043
Stereometrie 3. Kmen tvaru komolého rotačního kužele je 3 m dlouhý, na tlustším konci má obvod 0,9 m, na tenčím konci 0,6 m. Z kmene se má vytesat trám čtvercového průřezu, který je shodný se čtvercem vepsaným do menší podstavy. Vypočtěte objem odpadu. Řešení: VK
v
r 3
2 1
r1r2 r22
o 2 r r1 0,143 m r2 0, 095 m VK
3 3
0,143
2
a 2 a 2 2r2
0,143 0, 095 0, 0952 0,1352 m 3
2
a 2r22 2 0, 0952 0,134 m VKv a 2 v VKv 0,1342 3 0, 053868 m 3 0,1352 0, 053868 0, 081 m3 81 dm3
Odpad má objem 81 dm3 4. Starý komín je potřeba odstranit a sutiny odvést na rekultivaci. Kolik nákladních aut, musíme použít na odvoz, pokud jedno auto odveze najednou 10 tun. Komín má tvar dutého rotačního komolého kužele - dolní podstavy s průměry 3,2 m a 2,0 m a horní podstavy s průměry 1,7 m a 1,2 m. Výška komínu je 32 m. Hustota zdiva je 1 600 kg/m-3. Řešení: r1 1, 6 m; r2 0,85 m; 1600 kg/m3 ; v 32 m
V
v 3
r
2 1
r1r2 r22
32
1, 62 1, 6 0,85 0,852 155, 49 m3 3 32 2 V2 1 1 0, 6 0, 62 65, 646 m3 3 V V1 V2 155, 49 65, 646 89,84 m3 V1
m 89,84 1600 143744 kg 143744 t 143, 744 :10 14, 3744 15 aut Na odvoz sutin bude potřeba 15 nákladních aut.
Stránka 1044
Stereometrie 5. Kolik čtverečních metrů látky bude potřeba na výrobu lampy tvaru rotačního kužele s poloměry podstav 1,6 dm a 60 mm, výška stínítka je 2,4 dm. Řešení: r1 0,16 m; r2 0, 06 m; v 0, 24 m
S r12 r22 r1 r2 v 2 r1 r2
2
S 0,162 0, 062 0,16 0, 06 0, 242 0,16 0, 06 0, 271296 m3 2
Na výrobu lampy bude potřeba 0,271296 m3 látky.
Stránka 1045
Stereometrie 6.3.6 Jehlan, komolý jehlan 1. Je dán kolmý pravidelný čtyřboký jehlan, a = 7 cm, s = 10 cm. Vypočítejte objem. Řešení:
V
a 2 vt 3 2
u s vt2 2 2
ua 2 u 7 2 9,89 cm u 4,95 2 vt 102 4,952 8, 69 cm 7 2 8, 69 V 141,94 cm3 3 Objem jehlanu je 141,94 cm3. 2. Vypočtěte objem kolmého jehlanu, jehož boční hrana o délce 8 cm svírá se čtvercovou podstavou úhel o velikosti 72°. Řešení: a 2 vt V 3 v sin t s v sin 72 t vt 8 sin 72 7, 6 cm 8 u u cos 2 s 2s u 2 s cos
u 2 8 cos 72 4,94 cm ua 2 u 2 4,94 a 3, 49 cm 2 3, 492 7,3 V 29, 64 cm3 3 a
Objem jehlanu je 29,64 cm3.
Stránka 1046
Stereometrie 3. Vypočítejte povrch pravidelného čtyřbokého jehlanu, je-li výška 24 cm a boční hrana s = 38 cm. Řešení: S a 2 4S trojúhelníku 2
u 38 24 2 u2 1444 576 4 u2 868 u 2 3472 u 58,92 cm 4 ua 2 2
2
u 2 58,92 a 41, 63 cm 2 a
2
a s vs2 2 2
vs 382 20,822 31, 79 cm a vs 2 41, 63 31, 79 St 677, 6 cm 2 2 2 S 41, 63 4 677, 6 4443, 46 cm 2 St
Povrch jehlanu je 4443,46 cm2. 4. Podstavou kolmého jehlanu je kosočtverec s úhlopříčkami délky 120 mm a 0,7 dm. Délka boční hrany jehlanu je 0,16 m. Jaký je objem a povrch tohoto jehlanu? Řešení: e 12 cm; f 7 cm; h 16 cm 1 1 V S p v efv 3 6 2
e v h 2 162 62 14,832 cm 2 1 V 12 7 14,832 207, 648 cm 3 6 2
e f a 2 2
2
2
2
2
e f a 62 3,52 6,946 cm 2 2
Stránka 1047
Stereometrie 2
a va h 162 3, 47 2 16,37 cm 2 av ef ef S S p S pl 4 a 2ava 2 2 2 12 7 S 2 6,946 16,37 269, 412 cm 2 2 2
Objem jehlanu je 207,648 cm3 a povrch jehlanu je 269,448 cm2. 5. Čtyřboký jehlan obdélníkové podstavy, kde a = 16 cm, b = 20 cm má boční hranu c = 26 cm. Vypočtete povrch jehlanu. Řešení: S S P S pl Sp a b S p 16 20 320 cm 2 S pl 2S1 2S 2 S1
16 vs 2 2
vs1 262 82 vs1 24, 74 16 24, 74 197,92 cm 2 2 20 vs 2 S2 2 S1
vs 2 262 102 24 cm 20 24 240 cm 2 2 S pl 2 197,92 2 240 875,84 cm 2 S2
S 320 875,84 1195,84 cm 2 Povrch jehlanu je 1195,84 cm2. 6. Je dána krychle ABCDEFGH s hranou délky 6 cm. Vypočítejte povrch pláště a objem čtyřbokého jehlanu ABCDE. Řešení:
S pl 2
a2 a 2 a 2 a2 1 2 2 2
S pl 36 1 2 86,9 cm 2 a 2 v 62 6 72 cm3 3 3 Povrch pláště čtyřbokého jehlanu ABCDE je 86, 9 cm2. Objem čtyřbokého jehlanu ABCDE je 72 cm3. V
Stránka 1048
Stereometrie 7. Vypočítejte výšku pravidelného čtyřstěnu s hranou délky 26 dm. Výšku zaokrouhlete na dvě platné číslice. Řešení:
a a v 2 2
va2
2
2 a
3 2 3 a va a 4 2 2
2 3 a a v 2 3 2 1 2 v2 a2 a2 a2 3 3 2
v v
2 a 6 a 3 3 6 26 21, 228 dm 3
21 dm
Výška pravidelného čtyřstěnu je přibližně 21 dm. 8. Vypočtěte objem pravidelného pětibokého jehlanu, jehož podstavě lze opsat kružnici s poloměrem 15,6 cm. Výška tělesa je 2,5 dm. Řešení:
V
S pv
3 av Sp 5 a 2 360 :10 36 a 2r sin 2 15, 6 0,5877 18,34 cm va r cos 15, 6 0,81 12, 62 cm
1 18,34 12, 62 V 5 25 4821,891 cm 3 3 2 Objem jehlanu je 4821,891 cm3.
Stránka 1049
Stereometrie 9. Kolik čtverečních metrů kanadského šindele je potřeba na pokrytí věže tvaru pravidelného čtyřbokého jehlanu. Hrana podstavy je 60 dm a výška věže je 900 cm. Na překrytí a odpad se počítá 5 % krytiny navíc. Řešení: a 60 dm = 6 m
v 900 cm = 9 m av S 4 a 2ava 2 a va v 2
2
2
2
6 va 92 81 9 9, 48 m 2 S 2 6 9, 48 113, 76 m 2 n 1, 05 113, 76 119, 448 m 2 Na věž je potřeba 119,448 m2 kanadského šindele. 10. Kompostér má tvar pravidelného čtyřbokého komolého jehlanu. Dolní podstava má délku strany 4,8 m a horní podstava má stranu délky 33 dm. Odchylka bočních stěn a roviny podstavy je 70°. Jak je vysoký kompostér? Řešení: x a c : 2 4,8 3,3 : 2 1,5 : 2 0, 75 m v x v x tg tg
v 0, 75 tg 70 0, 75 2, 7474
206 cm
1 V v( S1 S1S 2 S 2 ) 3 1 V 2, 06 (4,82 + 4,82 3,32 +3,32 )=27,298 m3 3
Výška kompostéru je 2,06 m a jeho objem je 27,298 m3.
Stránka 1050
Stereometrie 11. Vypočtěte povrch a objem pravidelného čtyřbokého komolého jehlanu, má-li dolní podstava hranu délky 4,8 dm, horní podstava 440 mm a stěnová výška je 24 cm. Řešení: a 4,8 dm = 48 cm c 440 mm = 44 cm va 24 cm
a c va a 2 c 2 2
a c va a 2 c 2 2 S 2 48 44 24 482 44 2 8656 cm 2 S 4
ac 2 v va 2 2
2
ac 48 44 2 v v 24 23,916 cm 2 2 1 V v S1 S 2 S1S 2 3 1 V 23,916 2304 1936 2304 1936 3 V 50638,144 cm3 2
2
2 a
Povrch komolého kužele je 8 656 cm2 a objem je 50 638,144 cm3. 12. Silo zabudované do země má tvar pravidelného čtyřbokého komolého jehlanu, podstavné hrany mají délku 100 dm a 140 dm, boční stěny mají od podstavy odchylku 45°. a) Kolik krychlových metrů bylo vykopáno při budování sila? b) Kolik krychlových metrů betonu je třeba namíchat, má-li být tloušťka betonu 1,5 cm? Řešení: a) Kolik krychlových metrů bylo vykopáno při budování sila? x (a c) : 2 (14 10) : 2 4 : 2 2 m v x v x tg tg
v 2 tg45 2 1 2 m
1 V v S1 S1S 2 S 2 3 1 V 2 102 + 102 142 +142 = 290,6 m3 291 m3 3
Vykopáno bylo 291 m3 zeminy.
Stránka 1051
Stereometrie b) Kolik krychlových metrů betonu je třeba namíchat, má-li být tloušťka betonu 1,5 dm? a c va a 2 2 a c v S a2 4 a 2
va v 2 x 2 22 22 2,828 m S 102 2 10 14 2,828 235,764 m 2 V S vt V 235,764 0,15 35,364 m 3 Bude potřeba namíchat 35,364 m3 betonu.
Stránka 1052
Stereometrie 6.3.7 Koule a její části 1. Vypočtěte objem, poloměr a povrch stříbrné koule, která je určena jako cena pro vítěze. g Koule má hmotnost m = 9,6 dkg, 10, 49 3 . cm Řešení: m 9, 6 dkg 960 g V
m
V
960 91,52 cm3 10, 49
4 3V 3 3 91,52 VK r 3 r 3 2, 796 cm 3 4 4 S 4 r 2
S 4 2, 7962 98,189 cm 2 Objem stříbrné koule je 91,52 cm3, poloměr koule je 2,796 cm a povrch koule je 98,189 cm2. 2. Objem koule je 7238,23 cm3. Vypočítejte její povrch. Řešení: 4 r 3 V 7238, 23 cm3 3 3 4 r 3 7238, 23 7238, 23 r 3 12 cm 3 4 S 4 r 2
V
S 4 122 1809,56 cm 2
Povrch koule je 1809,56 cm2. 3. Povrch koule je 3217 cm2. Vypočtěte její objem. Řešení: S 4 r 2 S 3217 cm 2
4 r 2 3217 r
3217 16 cm 4
4 r 3 3 4 163 V 17157, 28 cm3 3 V
Objem koule je 17 157,28 cm3.
Stránka 1053
Stereometrie 4. Poloměr koule je 2 dm a hmotnost 2 kg. Vypočítejte její hustotu. Řešení: m V r 2 dm 0, 2 m
4 r 3 3 4 0, 23 V 0, 034 m 3 3 2 58,8 kg m 3 0, 034 V
Hustota koule je 58,8 kg m3 . 5. Určete hmotnost duté bronzové kuličky, je-li její vnější průměr 6 cm, tloušťka stěny 3 mm, hustota 8800 kg m3 . Řešení: r1 3 cm 0, 03 m 4 0, 033 3 0, 000113 m3 V1 4 r1 3 V1 3 r2 0, 027 m 4 0, 0273 3 V 0, 0000824 m3 4 r2 2 3 V2 3 V V1 V2
V 0, 000113 0, 0000824 0, 0000306 m3 m V m 8800 0, 0000306 0, 27 kg Kulička má hmotnost 0,27 kg. 6. Ze tří kovových koulí o poloměrech r1 6 cm, r2 8 cm a r3 10 cm byla ulita jediná. Vypočítejte její povrch. Řešení:
4 r 3 V V1 V2 V3 3 4 63 V1 904, 78 cm3 3 4 83 V2 2144, 66 cm3 3 4 103 V3 4188, 79 cm3 3 V
Stránka 1054
Stereometrie V 904, 78 2144, 66 4188, 79 V 7238, 23 cm3 4 r 3 7238, 23 3 3 7238, 23 r3 12 cm 4 S 4 r 2 S 4 122 1809,56 cm 2 Povrch nové koule je 1809,56 cm2. 7. Koule je vepsána do válce tak, že se dotýká obou jeho podstav i pláště. Vypočtěte poměr objemů obou těles. Řešení: VV r 2 v 2 3 VV r 2r 2 r v 2r 3 4 r VK 3 4 r 3 2 r 3 VV : 2VK 2 r 3 : 3: 2 4 r 3 3 3 Poměr válce ke kouli je 2:3. 8. Vypočtěte povrch a objem krychle, která je opsána kouli o průměru 24 cm. Řešení:
d 24 cm ukrychle 24 cm uk a 3 24 a 3 24 a 13,86 cm 3 V a3 V 13,863 cm3 2660, 4 cm3 S 6a 2 S 6 13,862 1152, 6 cm 2
Povrch krychle je 1 152,6 cm2 a objem 2 660,4 cm3.
Stránka 1055
Stereometrie 9. Kolikrát se zvětší objem koule, zvětšíme-li její poloměr čtyřikrát? Řešení: 3 4 r 3 4 r´3 4 4r 4 64r 3 64 4 r 3 3 V ´ 3 3 3 3 r´ 4r
V
Objem se zvětší 64x. 10. Vypočtěte povrch a objem koule, která je vepsána do krychle o úhlopříčce délky 126 mm. Řešení: u 126 mm 4 V r3 3 S 4 r 2 u 126 89,1 mm 2 2 a 89,1 r r 44,55 mm 2 2 4 V 44,553 370,37 mm 3 3 S 4 44,552 24940, 21 mm 2 ua 2a
Povrch koule je 24 940,21 mm2 a objem 370,37 mm3. 11. Nádrž na vodu tvaru koule má objem 300 hl. Vypočítejte spotřebu materiálu v m2 na jeho výrobu, počítáme-li s 12 % materiálu navíc na spoje a odpad. Řešení: V 300 hl 30000 l 30000 dm3 30 m3 4 r 3 3 30 3 30 r 3 1,93 m 4 r 3 4 V 3 2 S 4 r S 4 1,932 46,81 m 2 46,81 m 2 .....100% 46,81112 52, 43 m 2 x 2 100 xm .....112%
Spotřebujeme 52,42 m2 materiálu.
Stránka 1056
Stereometrie 12. Vypočtěte objem a povrch koule vepsané do krychle o délce hrany 8 dm. Řešení: r 8 : 2 4 dm 4 4 V r 3 3,14 43 267,9466 dm3 3 3 2 S 4 r 4 3,14 42 200,96 dm 2 13. Vypočtěte objem koule vepsané do krychle o délce hrany a. Řešení:
4 4 a 4 a 3 a 3 V r3 3 3 2 38 6 3
14. Vypočtěte objem, poloměr a povrch zlaté koule o hmotnosti 0,45 kg (hustota zlata je 19,30 g/cm³). Řešení: VK
m
450 23,32 cm3 19,3
3V 4 3 23,32 VK r 3 r 3 K 3 2,36 cm 3 4 4 S 4 r 2 4 2,362 69,954 cm 2
15. Je dána koule. Poloměr koule je 0,6 m. Určete, kolikrát větší je objem koule, která má trojnásobný poloměr. Řešení: r1 0,6 m
r2 3 0,6 1,8 m 4 4 V1 r13 3,14 0,63 0,90432 m3 904,32 dm 3 3 3 4 4 V2 r23 3,14 1,83 24, 41664 m 3 24416,64 dm 3 3 3 V2 : V1 24416,64 : 904,32 27 Větší koule má přibližně 27krát větší objem. 16. Je dána koule, která má objem 10 litrů. Jaký je průměr koule? Výsledek uveďte v centimetrech a zaokrouhlete na desetiny. Řešení: 10 l 10 dm3 10 000 cm3
4 3V 3 3 10000 V r3 r 3 13,3673 cm 13, 4 cm 3 4 4 d 2r 26,8 cm Průměr koule je přibližně 26,8 cm. Stránka 1057
Stereometrie 17. Objem koule je 150 cm3. Určete její povrch. Řešení: 4 3V 3 3 150 V r3 r 3 3, 296 cm 3 4 4 S 4 r 2 4 3, 2962 136,501 cm 2
Povrch koule je 136,501 cm2. 18. Povrch koule je 200 cm2. Určete její objem. Řešení:
S 4 r 2 r
S 200 = 3,99 cm 4 4
4 4 V r 3 3,993 265,94 cm3 3 3 Objem koule je 265,94 cm3. 19. Kulička je vyrobena ze stlačitelného materiálu. Stlačením z ní vyrobíme kuličku, která má poloviční průměr než původní kulička. Jak se změní objem kuličky? Řešení:
4 4 d d3 V r3 3 3 2 6 d d1 3 3 3 2V 4 d d d 1 d 3 4 3 42 48 r1 4 d3 d3 1 V : V1 : 6 48 8 3
Objem bude osmkrát menší než u původní kuličky. 20. Vypočtěte povrch Země, předpokládáme-li, že má tvar koule a délka rovníku 40 075 km. Řešení:
o 40075 6381,369 km 2 2 S 4 r 2 4 6381,3692 511466691 km 2
o 2 r r
Povrch Země je 511 466 691 km2.
Stránka 1058
Stereometrie 21. Vypočtěte objem Země, předpokládáme-li, že má tvar koule a povrch Země je 511 466 691 km2. Řešení:
S 4 r 2 r
S 511466691 6381,368 km 4 4
4 4 V r 3 6381,3683 1, 087952562 1012 km3 3 3 Objem Země je 1,087952562.1012 km3. 22. Ze tří železných koulí s objemy V1 = 28 cm3, V2 = 48 cm3 a V3 = 68 cm3 byla ulita jediná koule. Určete její povrch. Řešení: V V1 V2 V3 28 48 68 144 cm3 4 3V 3 3 144 V r3 r 3 3, 25 cm 3 4 4 S 4 r 2 4 3, 252 132, 665 cm 2
Povrch koule je 132,665 cm2. 23. Z koule o poloměru 0,82 dm je oddělena úseč. Výška úseče odpovídá jedné čtvrtině průměru koule. Určete povrch a objem kulové úseče. Řešení: d 2 r 2 8, 2 16, 4 cm
v
1 d 4,1 cm 4
2 r v r 2 r 2 r v 8, 22 8, 2 4,1 50, 43 7,101 cm 2
2
2
S 2 2 rv 7,1012 2 8, 2 4,1 22, 2971 211,1336 233, 43 cm 2 V
v
3 6
2
v2
4,1 6
3 7,101
2
4,12 360, 647 cm3
Povrch kulové úseče je 233,43 cm2 a objem je 360,647 cm3. 24. Vypočtěte objem kulové úseče a povrch vrchlíku, je-li poloměr koule, jíž jsou součástí 12,6 cm, a výška úseče je 3,8 cm. Řešení:
2 r v r 2 r 2 r v 12, 62 12, 6 3,8 9, 017 cm 2
V
v
3 6
2
2
v2
3,8
3 9, 017
2
2
3,82 513, 789 514 cm3
6 S 2 rv 2 12,6 3,8 300,6864 301 cm2
Objem kulové úseče je 514 cm3 a povrch vrchlíku je 301 cm2.
Stránka 1059
Stereometrie 25. Z polokoule s průměrem 328 mm odřízneme úseč s výškou 0,96 dm. Určete objem a povrch kulové vrstvy a obsah kulového pásu, které vzniknou odříznutím této úseče. Řešení: r 16, 4 cm; v 9, 6 cm
2 r 2 v 2 16, 42 9, 62 13, 297 cm v V 312 322 v2 9, 6 3 16, 42 3 13, 2972 9, 62 7181, 66 cm3 6 6 S1 2 rv 2 16, 4 9, 6 988, 7232 cm 2
S2 12 22 2 rv 16, 42 13, 297 2 988, 7232 2388, 44 cm 2 Objem kulové vrstvy je 7 182 cm3, povrch je 2 388 cm2, obsah kulového pásu je 989 cm2. 26. Je dána koule s poloměrem 5 dm. Vypočtěte objem kulové vrstvy, která má poloměr horní podstavy 3 dm a dolní podstavy 40 cm. Řešení: r 5 dm; 1 =3 dm; 2 =4 dm
x12 12 r 2 x1 r 2 12 52 32 4 dm x2 r 2 22 52 42 3 dm menší kulová vrstva: v x1 x2 4 3 1 dm V
v
3 6
2 1
3 22 v 2
1 6
3 3
2
3 42 12 39, 77 dm3
větší kulová vrstva: v x1 x2 4 3 7 dm
V
7 6
3 3
2
3 42 7 2 454, 253 dm3
Objem menší kulové plochy je 39,77 dm3 a větší kulové plochy je 454,253 dm3. 27. Jaký je objem a povrch kulové výseče, víme-li, že kulová úseč, která je součástí této kulové výseče má poloměr podstavy 60 mm a výšku 0,2 dm. Řešení: 6 cm; v 2 cm
x 2
2
x 2 2 x 2 x 2 36 x 2 4 x 4 x 2 36 4 x 32 x 8 2
r 8 2 10 cm 2 2 400 V r 2 v 102 2 418, 6 419 cm3 3 3 3 S r 2v 10 2 2 6 100 314 cm 2
Objem kulové výseče je přibližně 419 cm3, povrch kulové výseče je přibližně 314 cm2.
Stránka 1060
Stereometrie 28. Konvexní skleněná čočka je složená ze dvou nestejně vysokých kulových úsečí. Průměr obou úsečí je 6 cm, výška jedné úseče je 0,5 cm a druhé 0,8 cm. Vypočtěte hmotnost čočky, pokud víte, že hustota skla je 2,5 g/cm3. Řešení: r 30 mm; v 5 mm
V1
v
3r 6
8
V2
2
v2
3 30
2
5 6
3 30
2
52 7130, 42 mm3 7,13 cm3
82 11571,946 mm3 11,57 cm3
6 V V1 V2 7,13 11,57 18, 701 cm3 m V 18, 701 2,5 46, 754 g Čočka má hmotnost 46,754 gramů.
29. Určete objem kulové úseče, jejíž výška je 7,3 cm, je-li obsah jejího vrchlíku 2,88 dm2. Řešení: S 2 rv r
S 2 v
288 6, 282 cm 2 7,3
rv
2 v r r 2 r 2 v r 6, 2822 7,3 6, 282 6,19899 6, 2 cm 2
V
v
3 6
2
2
v2
7,3 6
3 6, 2
2
2
7,32 644,146 cm3
Objem kulové úseče je přibližně 644 cm3. 30. Jaký je objem vody v nádobě tvaru polokoule s poloměrem 4,3 dm, je-li hladina vody 5 cm pod okrajem kotle. Řešení:
2 x 2 r 2 r 2 x 2 432 52 42, 708 cm v V 3 2 v2 38 3 42, 7082 382 137534,59 cm3 137, 6 l 6
6
V nádobě je 137,6 l vody. 31. Kružnice s poloměrem 123 mm dělí kouli na dvě kulové úseče. Koule má průměr 3,72 dm. Vypočtěte povrch a objem větší kulové úseče. Řešení:
2 x 2 r 2 x r 2 2 18, 62 12,32 13,952 cm v r x 18, 6 13,95 32,55 cm S 2 2 rv 12,32 2 18, 6 32,55 475, 05 3802,1004 4277,1504 cm 2 v 32,552 V 3 2 v 2 3 12,32 32,5522 25783,345 cm3 6 6
Povrch větší kulové úseče je 4277,1504 cm2 a objem je 25 783,345 cm3. Stránka 1061
Stereometrie 32. Určete objem a povrch kulové vrstvy, je-li poloměr jedné hraniční kružnice 132 mm a průměr druhé kružnice je 2 dm. Průměr koule je 52 cm. Řešení:
x12 12 r 2 x1 r 2 12 x1 262 13, 22 501, 76 22, 4 cm x2 262 102 576 24 cm menší kulová vrstva v x2 x1 24 22, 4 1, 6
v
3 6
3 22 v 2
1, 6
3 22 v 2
46, 4
3 13, 22 3 102 1, 62 691, 03cm3 6 S 12 22 2 rv 13, 22 102 2 26 1, 6 1122,3616 cm 2 větší kulová vrstva v x2 x1 24 22, 4 46, 4 cm V
v
2 1
3 13, 22 3 102 46, 42 72257, 4455 cm3 6 S 12 22 2 rv 13, 22 102 2 26 46, 4 8441, 43 cm 2
V
3 6
2 1
Kružnice ohraničují dvě kulové vrstvy – menší a větší. Menší kulová vrstva má objem 691 cm3 a povrch 1 123 cm2. Větší kulová vrstva má objem 72 257 cm3 a povrch 8 441 cm2. 33. Určete objem kulové vrstvy, jejíž kulový pás má obsah 120 cm2 a průměr větší podstavy je 1,6 dm. Kulová vrstva je součástí koule s poloměrem 10 cm. Řešení:
S 2 rv v
S 2 r
120 1,9 cm 2 10
x12 12 r 2 x1 r 2 12 102 82 6 cm x2 x1 v 6 1,9 7,9 cm
2 r 2 x22 102 7,92 6,13 cm V
v
3 6
2 1
3 22 v 2
1,9 6
3 8
2
3 6,132 1,92 306,593 cm3
Objem kulové vrstvy je 307 cm3.
Stránka 1062
Stereometrie
Stránka 1063
Stereometrie 6.3.8 Komplexní úlohy 1. Kolik a) hran má pět krychlí dohromady? b) hran má nepravidelný pětiboký hranol? c) stěn má pravidelná osmiboký jehlan? d) stěn má hranol (počítejte i podstavy), pokud víme, že má 48 hran? Řešení: a) Kolik hran má pět krychlí dohromady? 5 (4 4 4) 60 b) Kolik stěn má pravidelný osmiboký jehlan? 8 c) Kolik hran má nepravidelný pětiboký hranol? 5 5 5 15 d) Kolik stěn má hranol (počítejte i podstavy), pokud víme, že má 48 hran? 48 : 3 16 16 2 18 stěn 2. Zjistěte, zda se vejde kulička o průměru 65 mm do sklenice tvaru válce. Výška sklenice je 12 cm a její objem je 492,6 cm3? Řešení: V r 2v r
V r v
492, 6 3, 62 cm 12
d 2r 7, 24 cm
Kulička se do sklenice vejde, protože má průměr menší než je průměr sklenice. 3. Hlavolam tvaru válce má vnitřní průměr podstavy 1,5 dm. Do hlavolamu je natěsno vložený dřevěný tvar složený z krychle a pravidelného čtyřbokého jehlanu. Délka hrany krychle je rovna výšce jehlanu. Jaký je objem vloženého dřevěného tvaru? Řešení: a 2 a 2 1,52 2a 2 2, 25 a 1, 0606 dm
VK a 3 1,1930 dm3 1 1 VJ a 2 v a 3 0,3977 dm3 3 3 V VK VJ 1,1930 0,3977 1,59 dm3
Objem vloženého dřevěného tvaru je 1,59 dm3.
Stránka 1064
Stereometrie 4. Čokoládové koule s hračkou lze koupit ve 3 různých variantách po 2 kusech nebo po 3 kusech, případně po 4 kusech v balení. Výrobce je prodává v obalu tvaru válce, koule jsou v obalu natěsno, aby se nerozbily. Při kolika kusech vyplňují čokoládové koule 2/3 objemu prodejního obalu? Řešení: 4 VK rK3 3 VV rV2v rV rK 2 2 4 rV v x rK3 3 3 2 3 rV v x 2 rK v x 2 rK x
v 2 rK
x2
v 4r K 2 2 rK 2 rK
x 3
v 6r K 3 2 rK 2 rK
x4
v 8r K 4 2 rK 2 rK
Dvě třetiny obalu čokoládových koulí jsou vyplněny ve všech třech variantách. 5. Je dán válec, který má stejný obsah pláště i podstavy. Válec těsně nasuneme do kvádru se čtvercovou podstavou. V jakém poměru bude výška kvádru a délka podstavné hrany? Řešení: S pl S p
2 rv r 2 r 2v a 2 r 2 2v 4v 1: 4 Výška válce a délka podstavné hrany je v poměru 1:4.
Stránka 1065
Stereometrie 6. Do krychle s hranou délky a je vepsán čtyřboký jehlan, jehož podstavou je stěna krychle a hlavním vrcholem jehlanu je střed protější stěny krychle. Určete povrch jehlanu. Řešení: S a2 4
ava a 2 2ava 2 2
5a 2 a a va a 2 5 4 2 2 a S a 2 2a 5 a2 a2 5 a2 1 5 2
Povrch jehlanu je a 2 1 5 . 7. Pro odstraňování ropných havárií se používají speciální hmoty, které jsou schopny odstraňovat ropu z hladiny. 1 cm2 této hmoty je schopen pojmout až 21 g ropy. Surovina, ze které se hmota vyrábí, je původně ve tvaru krychle. Z krychle o hraně 1 m se vyrobí bez materiálových ztrát směs kuliček s průměrem 2 mm. Kolik kuliček lze přibližně připravit ze tří takových krychlí a kolik ropy tyto kuličky pojmou? Řešení: K krychle, k koule VK a 3 10003 106 mm3 4 4 Vk r 3 13 4,1867 mm3 3 3 6 VK : Vk 10 : 4,1867 238851, 6 238851 kuliček Sk 4 r 2 4 12 12,56 mm 2 3 23885112,56 716553 12,56 8999905, 68 8999906 mm 2 89999 21 1889979 g 1889,979 kg 1,89 t
89999 cm 2
Ze tří krychlí se připraví přibližně 716 553 kusů kuliček a z hladiny se odstraní 1,89 t ropy. 8. Vypočtěte objem a povrch koule vepsané do krychle o délce hrany 10 cm. Řešení:
4 VK r 3 4 3 3 3 VK 5 523,3 cm a 3 r 2 2 SK 4 r d 2 102 314 cm2 Objem koule je 523,3 cm3 a povrch je 314 cm2.
Stránka 1066
Stereometrie 9. Vypočtěte objem a povrch koule vepsané do krychle o délce hrany a. Řešení: 3
4 4 a 4 a3 a3 VK r 3 3 3 2 3 8 6 2 2 2 S K 4 r d a
10. Vypočtěte povrch koule, do které je vepsána krychle o délce hrany a. Řešení:
u2 r
2
2a a 2 u 3a
u 3a 2 2 2
3a 3a 2 S K 4 r 4 4 3 a 2 4 2 2
Povrch koule je 3 a 2 . 11. Podstava kolmého čtyřbokého jehlanu je obdélník s rozměry 60 cm a 4 dm, délka boční hrany je 1 m. Jehlan rozdělíme rovinou rovnoběžnou s podstavou na dvě části tak, aby vznikla dvě tělesa se stejným objemem. Určete výšku obou těles. Řešení: a 4 dm; b 6 dm; h 10 dm
u a 2 b 2 42 62 7, 211 dm 2
u v h 2 102 3, 62 9,33 dm 2 1 V abv 74, 64 dm3 3 V V1 V2 37,32 dm3 2 a1 6 x; b1 4 x; v1 9,33 x 1 V1 a1b1v1 3 1 6 x 4 x 9,33x 37,3 74, 64 x 3 37,3 x 3 0, 4997 x 0, 79 dm 3 a1 6 x 6 0, 79 4, 74 dm b1 4 x 4 0, 79 3,16 dm v1 9,33 x 9,33 0, 79 7,37 dm v2 9,33 7,37 1,96 dm Komolý jehlan má výšku 1,96 dm a jehlan 7,37 dm.
Stránka 1067
Stereometrie 12. Násypný trychtýř je vyrobený z nerezového materiálu, skládá se z plášťů dvou pravidelných čtyřbokých hranolů a pravidelného čtyřbokého komolého jehlanu. Větší hranol má délku strany 40 dm a výšku 100 cm. Menší hranol má stranu i výšku délky 2 m. Jako spojovací článek mezi hranoly je komolý jehlan s výškou 50 dm. Kolik m2 nerezu je potřeba na jeho zhotovení? Na záhyby se počítá 10 % materiálu navíc. Řešení: a1 4 m; vH 1 1 m; a2 2 m; vH 2 2 m; c 2 m; vk 5 m S H 4avH S H 1 4 4 1 16 m 2 S H 2 4 2 2 16 m 2 SK 4
a c va 2
2 a c va
2
2
a c 4 2 va vK2 52 26 5, 09 m 2 2 2 2 S K 2 4 2 5, 09 61, 08 m 2 S 2 16 61, 08 93, 08 m 2 93, 08 1,1 102,388 m 2
Na výrobu trychtýře bude potřeba 102,388 m2 plechu. 13. Jaký je poměr objemů tří rotačních těles – válec, kužel, polokoule. Tělesa mají stejný poloměr podstavy a stejnou výšku. Řešení:
1 2 VV r 2v; VK r 2v; VP r 3 3 3 1 2 VV : VK : VP r 2 v : r 2 v : r 3 3 1 3 2 3 3 3 r : r : r 3 :1: 2 3 3 r v Poměr objemů rotačních těles je 3:1:2.
Stránka 1068
Stereometrie 14. Nádoba na uskladnění řepkového oleje má tvar cisterny s čely tvaru kulového vrchlíku. Vnitřní průměr cisterny je 240 cm, délka cisterny bez vrchlíků je 8 m. Kulové vrchlíky jsou součástí kulové plochy, jejíž střed je v těžišti cisterny. Kolik litrů oleje se vejde do této cisterny? Řešení: r 12 dm; v 80 dm; 12 dm; v 80 dm VV r 2 v 122 80 36172,8 dm3 36172,8 l 2
2
v v r 2 r 2 122 402 41, 761 dm 2 2 2
v vv r 41, 761 40 1, 761 dm 2 v 1, 761 VKÚ v 3 2 vv2 3 122 1, 7612 400,984 dm3 400,984 l 6 6 V VV 2VKÚ 36172,8 2 400,984 36974, 769 l
Do cisterny se vejde 36 988,42 l oleje. 15. Vypočítejte, kolik metrů vlny se vejde do klubka s průměrem 12 cm, víme-li, že průměr vlákna vlny je 1,8 mm. Řešení: r 6 cm; rv 0,18 cm 4 4 VK r 3 63 904,32 cm 3 3 V 904,32 VV rv 2v v V 2 8888,8 cm 88,8 m rv 0,182
V klubku je přibližně 89 metrů vlny. 16. Činka na posilování se skládá ze dvou koulí a spojovací tyče tvaru válce. Tyč má průměr 3,2 cm a délku 6 dm. Činka má hmotnost 60 kg. Jaký je průměr koulí, jestliže víme, že hustota materiálu je 7,8 gramu na centimetr krychlový. Řešení: r 1, 6 cm; v 60 cm; 7,8 g/cm3 ;
VV r 2 v 1, 62 60 482,3 cm3 mV VV 482,3 7,8 3761,97 g 3, 762 kg 60 3, 762 56, 238 kg 56, 238 : 2 28,119 kg = 28119 g 28119 : 7,8 3605 cm3 3V 4 3 3605 VK rk 3 rk 3 K 3 9,51 cm 3 4 4 d 2rk 2 9,51 19, 02 cm Průměr koulí na čince je přibližně 19 cm. Stránka 1069