Математика

Введение

 

 

Рис.1. Предметы конусовидной формы

В мире огромное количество вещей имеют форму конуса. Зачастую мы их даже не замечаем. Дорожные конусы, предупреждающие о дорожных работах, крыши замков и домов, рожок для мороженого – все эти предметы имеют форму конуса (см. рис. 1).

 

Конус, его элементы и виды конусов

 

 

 

Рис. 2. Прямоугольный треугольник

Рассмотрим произвольный прямоугольный треугольник с катетами  и  (см. рис. 2).

Рис. 3. Прямой круговой конус

Вращая данный треугольник вокруг одного из катетов (не нарушая общности, пусть это будет катет ), гипотенуза опишет поверхность, а катет  опишет круг. Таким образом, получится тело, которое называют прямым круговым конусом (см. рис. 3).

Рис. 4. Виды конусов

Раз уж мы говорим о прямом круговом конусе, видимо, существует и непрямой, и не круговой? Если в основании конуса круг, но вершина не проектируется в центр этого круга, то такой конус называют наклонным. Если же основание – не круг, а произвольная фигура, то такое тело также иногда называют конусом, однако, разумеется, не круговым (см. рис. 4).

Таким образом, мы снова приходим к аналогии, уже знакомой нам по работе с цилиндрами. По сути конус – это что-то вроде пирамиды, просто у пирамиды в основании многоугольник, а у конуса (который мы будем рассматривать) – круг (см. рис. 5).

Отрезок оси вращения (в нашем случае это катет ), заключенный внутри конуса, называют осью конуса (см. рис. 6).

Рис. 5. Конус и пирамида

Рис. 6.  – ось конуса

Рис. 7. Основание конуса

Круг, образованный вращением второго катета (), называют основанием конуса (см. рис. 7).

А длина этого катета является радиусом основания конуса (или, проще говоря, радиусом конуса) (см. рис. 8).

Рис. 8. – радиус конуса

Рис. 9.  – вершина конуса

Вершина острого угла вращающегося треугольника, лежащая на оси вращения, называется вершиной конуса (см. рис. 9).

Рис. 10.  – высота конуса

Высота конуса – отрезок, проведенный из вершины конуса перпендикулярно его основанию (см. рис. 10).

Здесь у вас может возникнуть вопрос: чем же тогда отличается отрезок оси вращения от высоты конуса? На самом деле они совпадают только в случае прямого конуса, если же вы будете рассматривать наклонный конус, то заметите, что это два совершенно разных отрезка (см. рис. 11).

Рис. 11. Высота в наклонном конусе

Вернемся к прямому конусу.

Рис. 12. Образующие конуса

Отрезки, соединяющие вершину конуса с точками окружности ее основания, называют образующими конуса. Кстати, все образующие прямого конуса равны между собой (см. рис. 12).

Рис. 13. Природные конусоподобные объекты

В переводе с греческого konos означает «сосновая шишка». В природе достаточно объектов, имеющих форму конуса: ель, гора, муравейник и др. (см. рис. 13).

Но мы-то привыкли, что конус – прямой. У него равные между собой образующие, а высота совпадает с осью. Такой конус мы назвали прямым конусом. В курсе школьной геометрии обычно рассматриваются именно прямые конусы, причем по умолчанию любой конус считается прямым круговым. Но мы уже говорили о том, что бывают не только прямые конусы, но и наклонные.

 

Сечения конуса

 

 

 

Рис. 14. Перпендикулярное сечение

Вернемся к прямым конусам. «Разрежем» конус плоскостью, перпендикулярной оси (см. рис. 14).

Какая же фигура окажется на срезе? Конечно же, круг! Вспомним, что плоскость проходит перпендикулярно оси, а значит, параллельно основанию, которое является кругом.

Рис. 15. Наклонное сечение

А теперь давайте постепенно наклонять плоскость сечения. Тогда наш круг начнет постепенно превращаться во все более вытянутый овал. Но только до тех пор, пока плоскость сечения не столкнется с окружностью основания (см. рис. 15).

Рис. 16. Виды сечений на примере морковки

Любители познавать мир экспериментальным путем могут в этом убедиться с помощью морковки и ножа (попробуйте отрезать от морковки пластинки под разным углом) (см. рис. 16).

Рис. 17. Осевое сечение конуса

Сечение конуса плоскостью, проходящей через его ось, называют осевым сечением конуса (см. рис. 17).

Рис. 18. Равнобедренный треугольник – фигура сечения

Здесь же мы получим совершенно другую фигуру сечения: треугольник. Данный треугольник является равнобедренным (см. рис. 18).

 

Заключение

 

 

На этом уроке мы узнали о конической поверхности, видах конуса, элементах конуса и сходстве конуса с пирамидой.

 

 

Задача

 

 

Образующая конуса равна 12 см и наклонена к плоскости основания под углом 30 градусов. Найти площадь осевого сечения конуса.

 

Решение

Рассмотрим искомое осевое сечение. Это равнобедренный треугольник, в котором боковые стороны равны 12, а угол при основании – 30 градусов. Дальше можно действовать по-разному. Либо можно провести высоту, найти ее (половина гипотенузы, 6), потом основание (по теореме Пифагора, ), а затем площадь .

Рис. 19. Иллюстрация к задаче

Либо сразу найти угол при вершине – 120 градусов – и посчитать площадь как полупроизведение сторон на синус угла между ними (ответ будет, тот же).

Ответ:

 

Список рекомендованной литературы

1. Геометрия. Учебник для 10-11 классов. Атанасян Л.С. и др. 18-е изд. - М.: Просвещение, 2009. - 255 с.
2. Геометрия 11 класс, А.В. Погорелов, М.: Просвещение, 2002
3. Рабочая тетрадь по геометрии 11 класс, В.Ф. Бутузов, Ю.А. Глазков

 

Рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Yaklass.ru (Источник).
2. Uztest.ru (Источник).
3. Bitclass.ru (Источник).

 

Домашнее задание

1. Дайте определение конуса.
2. Дополните утверждение: «Осевым сечением конуса является…»
3. Изобразите конус, на его боковой поверхности обозначьте точки ,  и . Постройте прямую пересечения плоскости с плоскостью основания конуса.