حلول الأسئلة

السؤال

مخروط دائري قائم مر برأسه مستو فقطع قاعدته بقطعة مستقيم تبعد عن مركز القاعدة بمقدار 8 c m فإذا كانت مساحة القطع = 102 cm 2 وارتفاعه 15 cm . احسب حجمه ومساحته الجانبية ومساحته الكلية.

الحل

الشكل

المعطيات:

مخروط دائري قائم مركزه E قطعه المستوى A B C بحيث ED BC E ED = 8 cm

مساحة المقطع 102 cm 2 = ABC ، ارتفاع المخروط = 15 c m

المطلوب إثباته:

إيجاد حجم المخروط ومساحته الجانبية والسطحية

البرهان:

نرسم AE الدائرة BC محتوى في الدائرة، E D B C معطى

AD BC (مبرهنة الأعمدة الثلاثة)

A E E D (المستقيم العمودي على مستوي يكون عمودياً على جميع المستقيمات المرسومة من أثره)

في المثلث A D E القائم الزاوية في D (المستقيم العمودي على مستوى يكون عمودياً على جميع المستقيمات المرسومة من أثره ضمن ذلك المستوي)

في المثلث A D E القائم الزاوية في E (وحسب مبرهنة فيثاغورس)

( A D ) 2 = ( A E ) 2 + ( E D ) 2 ( A D ) 2 = ( 15 ) 2 + ( 8 ) 2 = 225 + 64 ( A D ) 2 = 289 A D = 17 cm

مساحة (المقطع) المثلث A B C = 1 2 × القاعدة × الارتفاع

102 = 1 2 × B C × A D 102 = 1 2 × B C × 17 B C = 12 cm

في المثلث E D B القائم الزاوية في D (وحسب مبرهنة فيثاغورس)

( E B ) 2 = ( E D ) 2 + ( B D ) 2 ( E B ) 2 = 64 + 36 ( E B ) 2 = 100 E B = 10 cm

اي أن نصف قطر قاعدة المخروط = 10 c m

في المثلث A E B القائم الزاوية في E (وحسب مبرهنة فيثاغورس)

( A B ) 2 = ( A E ) 2 + ( E B ) 2 ( A B ) 2 = 225 + 100 ( A B ) 2 = 325 A B = 5 13 cm

حيث يمثل الضلع A B طول الحرف الجانبي (المولد) للمخروط

المساحة الجانبية للمخروط = 1 2 محيط القاعدة × طول المولد

L A = 1 2 ( 2 ) ( 10 ) π ( 5 13 ) = 50 13 π cm 2

المساحة الكلية للمخروط = المساحة الجانبية + مساحة القاعدة

T A = 50 13 π + ( 10 ) 2 π = 50 π ( 13 + 2 ) cm 2

حجم المخروط = 1 3 مساحة القاعدة × الارتفاع

v = 1 3 ( 10 ) 2 π ( 15 ) = 500 π cm 3

مشاركة الحل

تمارين (3-6)

تمارين (3-6)

1- إذا كانت المساحة الكلية المتوازي المستطيلات = 724cm2 ومساحة قاعدته = 132cm2 ومساحة أحد أوجهه الجانبية = 110cm2 جد أبعاده وحجمه.

الشكل

المعطيات:

متوازي المستطيلات

مساحته الكلية = 724cm2، ومساحة أحد أوجهه الأربعة = 110cm2 ومساحة القاعدة = 132cm2

المطلوب إثباته:

إيجاد أبعاده وحجمه

البرهان:

x = طول قاعدة متوازي المستطيلات

y = عرض قاعدته

h = ارتفاعه

المساحة الكلية لمتوازي المستطيلات = المساحة الجانبية + (2) (مساحة القاعدة)

L.A=2(x+y)(h)+2xy[724=2xh+2yh+2xy]÷2362=xh+yh+xyxy=132 , yh=110362=xh+110+132362=xh+242xh=362242=120xh=120x=120h.(1)yh=110y=110h.(2)xy=132120h110h=13213200h2=132132h2=13200h2=13200132=100h2=100h=10cmx=120h=12010=12cmy=110h=11010=11cm

حجم متوازي المستطيلات = الطول × العرض × الارتفاع = x y h

v=(12)(11)(10)=1320cm3

2- اسطوانة دائرية قائمة مساحتها الجانبية 400πcm2 وحجمها 2000πcm2 أوجد ارتفاعها ونصف قطر قاعدتها.

المعطيات:

المساحة الجانبية = 400πcm2، الحجم = 2000πcm2

المطلوب إثباته:

إيجاد نصف قطر r، الارتفاع h

البرهان:

حجم الاسطوانة = مساحة القاعدة × الارتفاع

v=πr2h2000π=r2πh(÷π)r2h=2000h=2000r21

المساحة الجانبية = محيط القاعدة × الارتفاع

L.A=2rπh400π=2rπh(÷2π)400π=2πr2000r2400=4000r400r=4000r=4000400=10cmh=2000r2h=2000100=20cm

3- برهن على أن حجم ذو الوجوه الاربعة المنتظم والذي طول حرفه = l هو 2l312 وحدة مكعبة.

الشكل

المعطيات:

ADBC ذو الوجوه الأربعة المنتظم طول كل حرف من أحرفه = l

المطلوب إثباته:

v=2l312

البرهان:

نرسم AGBC , DFBC وتلتقي في E

(المستوي الواحد يمكن رسم مستقيم وحيد عمودي على مستقيم معلوم من نقطة معلومة)

AG ينصف زاوية A

DB ينصف زاوية AC (العمود النازل من رأس مثلث متساوي الساقين على القاعدة ينصفها وينصف زاوية الرأس)

لتكن E منتصفات الأعمدة (الأعمدة المنصفة لأضلاع مثلث متساوي الساقين تلتقي في نقطة واحدة)

EF(ABC) (يمكن رسم مستقيم وحيد على مستو معلوم من نقطة معلومة)

EFEA (المستقيم العمودي على مستوي يكون عمودياً على جميع المستقيمات المرسومة من أثره ضمن ذلك المستوي)

في AED القائم الزاوية في D:

cos30=12lAE32=12lAEAE=l3

في AFE القائم الزاوية في E وحسب مبرهنة فيثاغورس:

l2=h2+(l3)2l2=h2+l23h2=l2l23h2=23l2h=23l

مساحة القاعدة المثلثة متساوية الأضلاع = 34l2

حجم الهرم = 13 مساحة القاعدة × الارتفاع

v=13(34l2)(23l)=212l3   مكعبة وحدة

ملاحظة:

مساحة قاعدة الهرم = مساحة مثلث متساوي الأضلاع = 34l2 حيث l طول الحرف للهرم.

4- مخروط دائري قائم مر برأسه مستو فقطع قاعدته بقطعة مستقيم تبعد عن مركز القاعدة بمقدار 8cm فإذا كانت مساحة القطع = 102cm2 وارتفاعه 15cm.

احسب حجمه ومساحته الجانبية ومساحته الكلية.

الشكل

المعطيات:

مخروط دائري قائم مركزه E قطعه المستوى ABC بحيث EDBCEED=8cm

مساحة المقطع 102cm2=ABC، ارتفاع المخروط = 15cm

المطلوب إثباته:

إيجاد حجم المخروط ومساحته الجانبية والسطحية

البرهان:

نرسم AEالدائرة BC محتوى في الدائرة، EDBC معطى

ADBC (مبرهنة الأعمدة الثلاثة)

AEED (المستقيم العمودي على مستوي يكون عمودياً على جميع المستقيمات المرسومة من أثره)

في المثلث ADE القائم الزاوية في D (المستقيم العمودي على مستوى يكون عمودياً على جميع المستقيمات المرسومة من أثره ضمن ذلك المستوي)

في المثلث ADE القائم الزاوية في E (وحسب مبرهنة فيثاغورس)

(AD)2=(AE)2+(ED)2(AD)2=(15)2+(8)2=225+64(AD)2=289AD=17cm

مساحة (المقطع) المثلث ABC = 12 × القاعدة × الارتفاع

102=12×BC×AD102=12×BC×17BC=12cm

في المثلث EDB القائم الزاوية في D (وحسب مبرهنة فيثاغورس)

(EB)2=(ED)2+(BD)2(EB)2=64+36(EB)2=100EB=10cm

اي أن نصف قطر قاعدة المخروط = 10cm

في المثلث AEB القائم الزاوية في E (وحسب مبرهنة فيثاغورس)

(AB)2=(AE)2+(EB)2(AB)2=225+100(AB)2=325AB=513cm

حيث يمثل الضلع AB طول الحرف الجانبي (المولد) للمخروط

المساحة الجانبية للمخروط = 12 محيط القاعدة × طول المولد

LA=12(2)(10)π(513)=5013πcm2

المساحة الكلية للمخروط = المساحة الجانبية + مساحة القاعدة

TA=5013π+(10)2π=50π(13+2)cm2

حجم المخروط = 13 مساحة القاعدة × الارتفاع

v=13(10)2π(15)=500πcm3

5- إذا علمت أن يمكن رسم كرة خارج ذي الوجود الاربعة المنتظم برهن أن نصف قطر الكرة = 34 الارتفاع.

الشكل

المعطيات:

ABCD هرم ذو الوجود الأربعة مرسوم داخل دائرة مركزها E ونصف قطرها AE

رسمت الكرة التي مركزها C خارج ذي الوجوه الأربعة المنتظم

المطلوب إثباته:

AE=34AF

البرهان:

نرسم AF(BCD) (يمكن رسم مستقيم وحيد عمودي على مستو معلوم من نقطة معلومة)

نصل ED,EC,EB أصبحت لدينا الأهرامات التي رؤوسها E وقواعدها المتساوية بالمساحة هي:

(BCD),(ACD),(ABC),(ABD) (الوجوه الأربعة في ذي الوجوه الأربعة تكون متساوية)

قسم الهرم الأصلي إلى أربعة أهرامات من ذي الوجود الأربعة متساوية بالحجم وهي:

(EBCD),(EACD),(EABC),(EABD)

(يتساوى حجما شكلين إذا تطابقت قاعدتيهما وتساوي ارتفاعها)

حجم الهرم الأصلي = 4 × حجم الهرم الصغير

حجم الهرم الكبير = 4 × EBCD

13(BCD)(AF)=4(13)(BCD)(EF)AF=4(EF)AF=4(AFAE)AF=4AF4AE4AE=3AFAE=34AF

مشاركة الدرس

السؤال

مخروط دائري قائم مر برأسه مستو فقطع قاعدته بقطعة مستقيم تبعد عن مركز القاعدة بمقدار 8 c m فإذا كانت مساحة القطع = 102 cm 2 وارتفاعه 15 cm . احسب حجمه ومساحته الجانبية ومساحته الكلية.

الحل

الشكل

المعطيات:

مخروط دائري قائم مركزه E قطعه المستوى A B C بحيث ED BC E ED = 8 cm

مساحة المقطع 102 cm 2 = ABC ، ارتفاع المخروط = 15 c m

المطلوب إثباته:

إيجاد حجم المخروط ومساحته الجانبية والسطحية

البرهان:

نرسم AE الدائرة BC محتوى في الدائرة، E D B C معطى

AD BC (مبرهنة الأعمدة الثلاثة)

A E E D (المستقيم العمودي على مستوي يكون عمودياً على جميع المستقيمات المرسومة من أثره)

في المثلث A D E القائم الزاوية في D (المستقيم العمودي على مستوى يكون عمودياً على جميع المستقيمات المرسومة من أثره ضمن ذلك المستوي)

في المثلث A D E القائم الزاوية في E (وحسب مبرهنة فيثاغورس)

( A D ) 2 = ( A E ) 2 + ( E D ) 2 ( A D ) 2 = ( 15 ) 2 + ( 8 ) 2 = 225 + 64 ( A D ) 2 = 289 A D = 17 cm

مساحة (المقطع) المثلث A B C = 1 2 × القاعدة × الارتفاع

102 = 1 2 × B C × A D 102 = 1 2 × B C × 17 B C = 12 cm

في المثلث E D B القائم الزاوية في D (وحسب مبرهنة فيثاغورس)

( E B ) 2 = ( E D ) 2 + ( B D ) 2 ( E B ) 2 = 64 + 36 ( E B ) 2 = 100 E B = 10 cm

اي أن نصف قطر قاعدة المخروط = 10 c m

في المثلث A E B القائم الزاوية في E (وحسب مبرهنة فيثاغورس)

( A B ) 2 = ( A E ) 2 + ( E B ) 2 ( A B ) 2 = 225 + 100 ( A B ) 2 = 325 A B = 5 13 cm

حيث يمثل الضلع A B طول الحرف الجانبي (المولد) للمخروط

المساحة الجانبية للمخروط = 1 2 محيط القاعدة × طول المولد

L A = 1 2 ( 2 ) ( 10 ) π ( 5 13 ) = 50 13 π cm 2

المساحة الكلية للمخروط = المساحة الجانبية + مساحة القاعدة

T A = 50 13 π + ( 10 ) 2 π = 50 π ( 13 + 2 ) cm 2

حجم المخروط = 1 3 مساحة القاعدة × الارتفاع

v = 1 3 ( 10 ) 2 π ( 15 ) = 500 π cm 3

تمارين (3-6)

تمارين (3-6)

1- إذا كانت المساحة الكلية المتوازي المستطيلات = 724cm2 ومساحة قاعدته = 132cm2 ومساحة أحد أوجهه الجانبية = 110cm2 جد أبعاده وحجمه.

الشكل

المعطيات:

متوازي المستطيلات

مساحته الكلية = 724cm2، ومساحة أحد أوجهه الأربعة = 110cm2 ومساحة القاعدة = 132cm2

المطلوب إثباته:

إيجاد أبعاده وحجمه

البرهان:

x = طول قاعدة متوازي المستطيلات

y = عرض قاعدته

h = ارتفاعه

المساحة الكلية لمتوازي المستطيلات = المساحة الجانبية + (2) (مساحة القاعدة)

L.A=2(x+y)(h)+2xy[724=2xh+2yh+2xy]÷2362=xh+yh+xyxy=132 , yh=110362=xh+110+132362=xh+242xh=362242=120xh=120x=120h.(1)yh=110y=110h.(2)xy=132120h110h=13213200h2=132132h2=13200h2=13200132=100h2=100h=10cmx=120h=12010=12cmy=110h=11010=11cm

حجم متوازي المستطيلات = الطول × العرض × الارتفاع = x y h

v=(12)(11)(10)=1320cm3

2- اسطوانة دائرية قائمة مساحتها الجانبية 400πcm2 وحجمها 2000πcm2 أوجد ارتفاعها ونصف قطر قاعدتها.

المعطيات:

المساحة الجانبية = 400πcm2، الحجم = 2000πcm2

المطلوب إثباته:

إيجاد نصف قطر r، الارتفاع h

البرهان:

حجم الاسطوانة = مساحة القاعدة × الارتفاع

v=πr2h2000π=r2πh(÷π)r2h=2000h=2000r21

المساحة الجانبية = محيط القاعدة × الارتفاع

L.A=2rπh400π=2rπh(÷2π)400π=2πr2000r2400=4000r400r=4000r=4000400=10cmh=2000r2h=2000100=20cm

3- برهن على أن حجم ذو الوجوه الاربعة المنتظم والذي طول حرفه = l هو 2l312 وحدة مكعبة.

الشكل

المعطيات:

ADBC ذو الوجوه الأربعة المنتظم طول كل حرف من أحرفه = l

المطلوب إثباته:

v=2l312

البرهان:

نرسم AGBC , DFBC وتلتقي في E

(المستوي الواحد يمكن رسم مستقيم وحيد عمودي على مستقيم معلوم من نقطة معلومة)

AG ينصف زاوية A

DB ينصف زاوية AC (العمود النازل من رأس مثلث متساوي الساقين على القاعدة ينصفها وينصف زاوية الرأس)

لتكن E منتصفات الأعمدة (الأعمدة المنصفة لأضلاع مثلث متساوي الساقين تلتقي في نقطة واحدة)

EF(ABC) (يمكن رسم مستقيم وحيد على مستو معلوم من نقطة معلومة)

EFEA (المستقيم العمودي على مستوي يكون عمودياً على جميع المستقيمات المرسومة من أثره ضمن ذلك المستوي)

في AED القائم الزاوية في D:

cos30=12lAE32=12lAEAE=l3

في AFE القائم الزاوية في E وحسب مبرهنة فيثاغورس:

l2=h2+(l3)2l2=h2+l23h2=l2l23h2=23l2h=23l

مساحة القاعدة المثلثة متساوية الأضلاع = 34l2

حجم الهرم = 13 مساحة القاعدة × الارتفاع

v=13(34l2)(23l)=212l3   مكعبة وحدة

ملاحظة:

مساحة قاعدة الهرم = مساحة مثلث متساوي الأضلاع = 34l2 حيث l طول الحرف للهرم.

4- مخروط دائري قائم مر برأسه مستو فقطع قاعدته بقطعة مستقيم تبعد عن مركز القاعدة بمقدار 8cm فإذا كانت مساحة القطع = 102cm2 وارتفاعه 15cm.

احسب حجمه ومساحته الجانبية ومساحته الكلية.

الشكل

المعطيات:

مخروط دائري قائم مركزه E قطعه المستوى ABC بحيث EDBCEED=8cm

مساحة المقطع 102cm2=ABC، ارتفاع المخروط = 15cm

المطلوب إثباته:

إيجاد حجم المخروط ومساحته الجانبية والسطحية

البرهان:

نرسم AEالدائرة BC محتوى في الدائرة، EDBC معطى

ADBC (مبرهنة الأعمدة الثلاثة)

AEED (المستقيم العمودي على مستوي يكون عمودياً على جميع المستقيمات المرسومة من أثره)

في المثلث ADE القائم الزاوية في D (المستقيم العمودي على مستوى يكون عمودياً على جميع المستقيمات المرسومة من أثره ضمن ذلك المستوي)

في المثلث ADE القائم الزاوية في E (وحسب مبرهنة فيثاغورس)

(AD)2=(AE)2+(ED)2(AD)2=(15)2+(8)2=225+64(AD)2=289AD=17cm

مساحة (المقطع) المثلث ABC = 12 × القاعدة × الارتفاع

102=12×BC×AD102=12×BC×17BC=12cm

في المثلث EDB القائم الزاوية في D (وحسب مبرهنة فيثاغورس)

(EB)2=(ED)2+(BD)2(EB)2=64+36(EB)2=100EB=10cm

اي أن نصف قطر قاعدة المخروط = 10cm

في المثلث AEB القائم الزاوية في E (وحسب مبرهنة فيثاغورس)

(AB)2=(AE)2+(EB)2(AB)2=225+100(AB)2=325AB=513cm

حيث يمثل الضلع AB طول الحرف الجانبي (المولد) للمخروط

المساحة الجانبية للمخروط = 12 محيط القاعدة × طول المولد

LA=12(2)(10)π(513)=5013πcm2

المساحة الكلية للمخروط = المساحة الجانبية + مساحة القاعدة

TA=5013π+(10)2π=50π(13+2)cm2

حجم المخروط = 13 مساحة القاعدة × الارتفاع

v=13(10)2π(15)=500πcm3

5- إذا علمت أن يمكن رسم كرة خارج ذي الوجود الاربعة المنتظم برهن أن نصف قطر الكرة = 34 الارتفاع.

الشكل

المعطيات:

ABCD هرم ذو الوجود الأربعة مرسوم داخل دائرة مركزها E ونصف قطرها AE

رسمت الكرة التي مركزها C خارج ذي الوجوه الأربعة المنتظم

المطلوب إثباته:

AE=34AF

البرهان:

نرسم AF(BCD) (يمكن رسم مستقيم وحيد عمودي على مستو معلوم من نقطة معلومة)

نصل ED,EC,EB أصبحت لدينا الأهرامات التي رؤوسها E وقواعدها المتساوية بالمساحة هي:

(BCD),(ACD),(ABC),(ABD) (الوجوه الأربعة في ذي الوجوه الأربعة تكون متساوية)

قسم الهرم الأصلي إلى أربعة أهرامات من ذي الوجود الأربعة متساوية بالحجم وهي:

(EBCD),(EACD),(EABC),(EABD)

(يتساوى حجما شكلين إذا تطابقت قاعدتيهما وتساوي ارتفاعها)

حجم الهرم الأصلي = 4 × حجم الهرم الصغير

حجم الهرم الكبير = 4 × EBCD

13(BCD)(AF)=4(13)(BCD)(EF)AF=4(EF)AF=4(AFAE)AF=4AF4AE4AE=3AFAE=34AF