Задание 3
тема 5 из 15

Объём отсечённой части многогранника

Объём части многогранника находят через объём всего тела. Узнайте, что за тело часть — пирамида или призма, — и сравните её основание и высоту с основанием и высотой целого. Пирамида с основанием и высотой призмы занимает треть призмы, а треугольная пирамида в углу параллелепипеда — шестую часть. Если основание части не лежит в грани тела, из целого вычтите то, что отсекли.

Главная тема в задании3Реже в задании15На карте навыков

Сравните часть с целым

Найдите объём всего тела: призмы V=ShV = S h или параллелепипеда V=abcV = abc. Затем определите фигуру части, её основание и высоту.

  • Пирамида с основанием призмы и вершиной на другом основании: 13V\frac13 V.
  • Пирамида, основание которой — половина грани параллелепипеда, а вершина лежит на противоположной грани: 13⋅12V=16V\frac13 \cdot \frac12 V = \frac16 V.
  • Призма той же высоты занимает ту же долю объёма, какую её основание занимает в основании тела (часть призмы).
  • Остаток после отсечения: V−Vотсечённой частиV - V_{\text{отсечённой части}}.
  • Треугольные пирамиды с общим трёхгранным углом при вершине SS: VSKLMVSABC=SKSA⋅SLSB⋅SMSC\frac{V_{SKLM}}{V_{SABC}} = \frac{SK}{SA} \cdot \frac{SL}{SB} \cdot \frac{SM}{SC} (общий угол).
  • Плоскость через среднюю линию основания треугольной призмы, параллельная боковому ребру, отсекает 14\frac14 объёма и 12\frac12 боковой поверхности.
  • Плоскость, параллельная основанию пирамиды или конуса, отсекает подобное тело с объёмом k3Vk^3 V. Часть у основания — V−k3VV - k^3 V (часть у основания).

Выберите вершины — получите часть тела

AA1BB1CC1DD1
Выбрано: A,B,C,D1A, B, C, D_1
Пирамида: основание ABCABC занимает 12\frac{1}{2} грани ABCDABCD, вершина D1D_1 лежит на противоположной грани.
Vчасти=13⋅12⋅V=16VV_{\text{части}} = \frac13 \cdot \frac{1}{2} \cdot V = \frac{1}{6} V
Нажимайте на вершины тела. Выбранные вершины задают многогранник, его объём — доля объёма всего тела. Доля не зависит от размеров тела.

Пирамида с основанием призмы: треть объёма

Если основание пирамиды совпадает с основанием призмы, а вершина лежит на другом основании, то у них общие основание и высота. Поэтому Vпир=13VпрV_{\text{пир}} = \frac13 V_{\text{пр}}.

Так устроены пирамида ABCDC1ABCDC_1 в прямоугольном параллелепипеде и пирамида ABCC1ABCC_1 в треугольной призме ABCA1B1C1ABCA_1B_1C_1. Объём параллелепипеда — произведение трёх его измерений (объём параллелепипеда).

Пример задания

Открытый банк ФИПИ

В прямоугольном параллелепипеде ABCDA1B1C1D1\text{ABCDA}_{1} B_{1} C_{1} D_{1} известно, что BC=9,CD=3,CC1=7.BC = 9 , CD = 3 , CC_{1} = 7 . Найдите объём многогранника, вершинами которого являются точки A,B,C,D,C1.A , B , C , D , C_{1} .

Треугольная пирамида в параллелепипеде: шестая часть

Пусть три точки лежат в одной грани параллелепипеда и образуют половину этой грани, а четвёртая лежит на противоположной грани. Тогда это пирамида: основание — половина грани, высота — ребро между этими гранями. Её объём 13⋅12V=16V\frac13 \cdot \frac12 V = \frac16 V.

Для точек A,B,C,D1A, B, C, D_1 основание ABCABC лежит внизу. Основание может лежать и в боковой грани: найдите грань, в которой лежат три из четырёх точек.

Пример

В прямоугольном параллелепипеде ABCDA1B1C1D1ABCDA_1B_1C_1D_1 известно, что AB=4AB = 4, AD=3AD = 3, AA1=6AA_1 = 6. Найдите объём многогранника, вершинами которого являются точки D,B,B1,C1D, B, B_1, C_1.

436ABCDA1B1C1D1
Основание BB1C1BB_1C_1 лежит в правой грани, высота — ребро DCDC.
  1. 1.Точки B,B1,C1B, B_1, C_1 лежат в грани BB1C1CBB_1C_1C и образуют её половину. Четвёртая точка DD лежит на противоположной грани AA1D1DAA_1D_1D.
  2. 2.Основание: S=12⋅BB1⋅B1C1=12⋅6⋅3=9S = \frac12 \cdot BB_1 \cdot B_1C_1 = \frac12 \cdot 6 \cdot 3 = 9.
  3. 3.Ребро DCDC перпендикулярно грани BB1C1CBB_1C_1C, это высота: h=DC=AB=4h = DC = AB = 4.
  4. 4.V=13⋅9⋅4=12V = \frac13 \cdot 9 \cdot 4 = 12. Проверка: 16⋅4⋅3⋅6=12\frac16 \cdot 4 \cdot 3 \cdot 6 = 12.

Ответ: 1212

Призма, основания которой лежат в боковых гранях

Часть призмы с той же высотой занимает такую же долю объёма, какую её основание занимает в основании (часть призмы). У прямоугольного параллелепипеда основанием можно считать любую пару противоположных граней.

Многогранник ABCDA1B1ABCDA_1B_1 — треугольная призма с основаниями ADA1ADA_1 и BCB1BCB_1 в боковых гранях и боковым ребром ABAB. Треугольник ADA1ADA_1 — половина грани ADD1A1ADD_1A_1, поэтому призма — половина параллелепипеда. Часть шестиугольной призмы считают так же: прямоугольник ACDFACDF занимает 23\frac23 основания.

Пример

В прямоугольном параллелепипеде ABCDA1B1C1D1ABCDA_1B_1C_1D_1 известно, что AB=7AB = 7, BC=4BC = 4, AA1=3AA_1 = 3. Найдите объём многогранника, вершинами которого являются точки A,B,C,D,A1,B1A, B, C, D, A_1, B_1.

743ABCDA1B1C1D1
Плоскость A1B1CDA_1B_1CD делит параллелепипед на две равные призмы.
  1. 1.Многогранник — призма с основаниями ADA1ADA_1 и BCB1BCB_1 и боковым ребром ABAB.
  2. 2.Треугольник ADA1ADA_1 — половина грани ADD1A1ADD_1A_1, высота та же. Значит, объём — половина параллелепипеда.
  3. 3.V=12⋅7⋅4⋅3=42V = \frac12 \cdot 7 \cdot 4 \cdot 3 = 42.

Ответ: 4242

Остаток: из целого вычтите отсечённое

Если основание части не лежит в грани тела, посмотрите, какие вершины тела в неё не вошли. Обычно остальная часть — пирамида. Тогда Vчасти=V−VпирV_{\text{части}} = V - V_{\text{пир}}.

Многогранник BCA1B1C1BCA_1B_1C_1 — треугольная призма без пирамиды A1ABCA_1ABC. Пирамида занимает 13\frac13 призмы, поэтому многогранник занимает 1−13=231 - \frac13 = \frac23.

Пример задания

Открытый банк ФИПИ

Дана правильная треугольная призма ABCA1B1C1ABCA_{1} B_{1} C_{1} площадь основания которой равна 4, а боковое ребро равно 6. Найдите объём многогранника, вершинами которого являются точки B,C,A1,B1,C1.B , C , A_{1} , B_{1} , C_{1} .

Пирамиды с общим трёхгранным углом

Пусть точки KK, LL, MM лежат на рёбрах SASA, SBSB, SCSC пирамиды SABCSABC. Площади треугольников SKLSKL и SABSAB с общим углом SS относятся как SK⋅SLSA⋅SB\frac{SK \cdot SL}{SA \cdot SB}, а высоты из MM и CC на плоскость SABSAB — как SMSC\frac{SM}{SC} (точка на ребре). Поэтому VSKLMVSABC=SKSA⋅SLSB⋅SMSC\frac{V_{SKLM}}{V_{SABC}} = \frac{SK}{SA} \cdot \frac{SL}{SB} \cdot \frac{SM}{SC}.

Так считают объёмы частей, на которые плоскость сечения делит пирамиду. Если часть — не треугольная пирамида, разбейте её на треугольные пирамиды или достройте до треугольной пирамиды с вершиной в точке следа (след) и вычтите лишнюю пирамиду с общим углом при этой вершине. Объём второй части — объём тела без первой.

Пример

В треугольной пирамиде SABCSABC на рёбрах SASA, SBSB и SCSC отмечены точки KK, LL и MM так, что SK:KA=1:2SK : KA = 1 : 2, SL=LBSL = LB, SM:MC=3:1SM : MC = 3 : 1. В каком отношении плоскость KLMKLM делит объём пирамиды?

ABCSKLM
Пирамида SKLMSKLM отсечена плоскостью KLMKLM.
  1. 1.SKSA=13\frac{SK}{SA} = \frac13, SLSB=12\frac{SL}{SB} = \frac12, SMSC=34\frac{SM}{SC} = \frac34.
  2. 2.VSKLMVSABC=13⋅12⋅34=18\frac{V_{SKLM}}{V_{SABC}} = \frac13 \cdot \frac12 \cdot \frac34 = \frac18.
  3. 3.Вторая часть занимает 1−18=781 - \frac18 = \frac78 объёма. Отношение частей 1:71 : 7.

Ответ: 1:71 : 7

Проверьте себя

00

Потренируйте навык

Все задания на этот навык

Решать