Призма

Содержание

Призма (Задание 13)

В задании 13 базового ЕГЭ проверяется умение работать с объёмными фигурами (стереометрией). Одним из частых гостей этого номера является призма. Задача обычно сводится к применению одной-двух формул и требует аккуратного счёта.

Суть темы

Призма - это многогранник, у которого два одинаковых основания лежат в параллельных плоскостях, а боковые грани соединяют эти основания. Если тебе трудно представить призму в голове, возьми обычную коробку от торта или упаковку шоколадных конфет "Тоблерон" - это готовые примеры прямых призм.

В базовом ЕГЭ почти всегда встречаются прямые призмы. Это значит, что боковые рёбра стоят перпендикулярно основаниям (как колонны у здания). Боковые грани у прямой призмы - это прямоугольники.

Прямая треугольная призма с обозначениями

В зависимости от того, какая фигура лежит в основании, призма получает своё название:

  • В основании треугольник   ⟹  \implies треугольная призма.

  • В основании четырёхугольник   ⟹  \implies четырёхугольная призма (например, коробка от торта).

  • В основании правильный шестиугольник   ⟹  \implies правильная шестиугольная призма (форма аквариума-шестигранника или гайки).

Основные формулы

Главное, что нужно знать про призму в рамках базового ЕГЭ - это как найти её объём и площадь поверхности.

Часто сложность задачи заключается не в самой формуле объёма, а в поиске площади основания. В банке заданий ЕГЭ-база чаще всего в основании лежат два типа треугольников. Запомни формулы для их площадей:

Если в задаче просят найти площадь боковой поверхности (сумму площадей всех "стенок"), используй периметр основания:

А если нужна полная поверхность (оба основания плюс все боковые грани), добавь к боковой поверхности два основания:

Диагональное сечение

Иногда в задаче встречается диагональное сечение призмы. Для правильной четырёхугольной призмы (в основании квадрат) это прямоугольник, который получается, если разрезать призму плоскостью через два противоположных боковых ребра.

Диагональное сечение правильной четырёхугольной призмы

Стороны этого прямоугольника - диагональ основания и высота призмы. Чтобы найти его площадь, достаточно перемножить эти две длины. Для квадрата со стороной aa диагональ равна a2a\sqrt{2}.

Алгоритм решения

Примеры решения

Разберём задачи от самой базовой к чуть более хитрым.

Пример 1. Призма с прямоугольным треугольником

В основании прямой призмы лежит прямоугольный треугольник, катеты которого равны 66 и 88. Найди объём призмы, если её высота равна 55.

Прямая призма с прямоугольным треугольником в основании

Решение:

  1. В основании лежит прямоугольный треугольник. Найдём его площадь. Катеты a=6a = 6 и b=8b = 8.
Sосн=12⋅a⋅b=12⋅6⋅8=24S_{\text{осн}} = \dfrac{1}{2} \cdot a \cdot b = \dfrac{1}{2} \cdot 6 \cdot 8 = 24
  1. Высота призмы h=5h = 5. Найдём объём:
V=Sосн⋅h=24⋅5=120V = S_{\text{осн}} \cdot h = 24 \cdot 5 = 120

Ответ: 120120

Во втором примере разберём ситуацию с корнями. В базовом ЕГЭ ответы всегда записываются в виде целого числа или десятичной дроби, поэтому корни в процессе решения должны исчезнуть.

Пример 2. Правильная треугольная призма

Сторона основания правильной треугольной призмы равна 44, а высота этой призмы равна 232\sqrt{3}. Найди объём призмы.

Иногда составители экзамена проверяют не объём, а знание площади поверхности.

Пример 3. Боковая поверхность

В основании прямой треугольной призмы лежит треугольник со сторонами 33, 44 и 55. Высота призмы равна 1010. Найди площадь боковой поверхности этой призмы.

Призма со сторонами 3, 4, 5

В следующей задаче соединим сразу две формулы: посчитаем полную поверхность подарочной коробки от торта.

Пример 4. Полная поверхность коробки

Коробка от торта имеет форму прямоугольного параллелепипеда (это тоже прямая призма) с квадратным основанием со стороной 2020 см и высотой 1010 см. Сколько квадратных сантиметров картона пошло на её изготовление, если склейки не учитывать?

Частые ошибки

Что запомнить

  • Призма - фигура с двумя одинаковыми основаниями.

  • Объём: умножай площадь основания на высоту (V=Sосн⋅HV = S_{\text{осн}} \cdot H).

  • Площадь прямоугольного треугольника: половина произведения катетов.

  • Площадь правильного треугольника: a234\dfrac{a^2\sqrt{3}}{4}.

  • Боковая поверхность: периметр основания умножить на высоту (Sбок=Pосн⋅HS_{\text{бок}} = P_{\text{осн}} \cdot H).

  • Полная поверхность: два основания плюс боковая (Sполн=2Sосн+SбокS_{\text{полн}} = 2 S_{\text{осн}} + S_{\text{бок}}).

  • Диагональ квадрата со стороной aa равна a2a\sqrt{2} - пригодится для диагональных сечений.

  • Если в задаче есть корни, не пугайся: при перемножении площадей и высот корень вида 3⋅3\sqrt{3} \cdot \sqrt{3} даст целое число 33.

Проверь себя
  1. Как найти объём прямой призмы?
  2. Площадь прямоугольного треугольника с катетами 66 и 88 равна:
  3. В основании прямой призмы треугольник со сторонами 33, 44 и 55, высота призмы 1010. Чему равна площадь боковой поверхности?
  4. Чему равна диагональ квадрата со стороной aa?