Билеты по геометрии за 11 класс

Билет №16 1. Конус (формулировки и примеры) 2. Признак параллельности прямой и плоскости 1.рассмотрим окружность L с центром О и прямую ОР , перпендикулярную к плоскости этой окружности. Каждую точку окружности соединим с отрезом в т. Р Поверхность, образованная этими отрезками называется конической поверхностью
а сами отрезки – образующими конической поверхности. Тело, ограниченное конической поверхностью и круг-ом с границей L, называется конусом .Коническая по-верх называется боковой поверхностью конуса, а круг - снованием конуса . Т.Р называется вершиной конуса , а образующие конической поверхности – образующими конуса. Все образующие равны друг другу . ОР , прохо-дящая через центр основания и вершину , называется Осью конуса . Ось конуса ⊥ к плоскости основания. От-резок ОР называется высотой конуса. Конус можно получить и вращением прямоуголь-ным треугольником вокруг одного из его катетов. При этом боковая поверхность образуется с помо-щью гипотенузы. Рассмотрим сечения конуса. Если секущая ось проходит через ось , то сечение пред-ставляет собой треугольник , и называется осевым сечением. Если секущая плоскость ⊥ к оси ОР конуса, о сечене пред-ставляет собой круг с центром в т.О1 , расположенным на оси конуса. R1 этого круга равен РО1/РО r , где r- радиус основания конуса , что легко усмотреть из подобия △РОМ∾△РО1М1 Билет №7 1. Угол между скрещивающимися прямыми 2. Площадь боковой поверхности цилиндра. 1. Пусть АВ и СD – скрещивающиеся прямые . Возьмем произвольную т. М1 пространства и проведем через нее прямые А1В1 и С1D1 , соответственно параллельн АВ и СD Если ∠ между прямыми А1В1 и С1D1 =φ, то будем говорить , что ∠ между скрещивающимися прямыми АВ и СD=φ. Докажем теперь, что ∠ между прямыми не зависит от выбора т. М1 . Действительно , возьмем любую т. М2 и проведем прямые А2В2и С2D2 соответственно парал. АВ и СD Т.к А1В1∥ А2D2 , С1D1∥ C2D2 , то стороны углов с вершинами в т.М1и М2 попарно сонаправлены ( ∠А1М1С1 и ∠А2М2С2 , ∠А1М1D1 и∠А2М2D2 ) потому эти ∠ равны , ⇒ что ∠ между А2В2и С2D2 так же =φ. В качестве т М можно взять любую точку на одной из скрещивающихся прямых . Например на СD отметить т М и через нее провести А'B' параллельные АВ .Угол между прямыми A'B'и CD= φ 2. Терема: S боковой поверхности цилиндра равна произведению длинны окружности основания на высоту Разрежем боковую поверхность по образующей АВ и развернем т.о , что все образующие оказались в одной плоскости α . В результате в пл α получится прямоугольник АВВ'А' . Стороны АВ и А'В' –два края разреза боковой поверхности цилиндра по образующей АВ . Это прямоугольник называется разверткой боковой поверхности цилиндра . основание АА' прямоугольника является разверткой окружности основания цилиндра , поэтому АА'=2πr , AB-h, где г- радиус цилиндра , h- его высота . за S бок цилиндра принято считать S её развертки . Т.к S прямоугольника АВВ'А'= АА'•ВА = 2πr•h то, для вычисления S бок цилиндра радиуса к и высоты h формула S бок=2πrh Билет № 15 1. Цилиндр (формулировки и примеры) 2. Признак параллельных прямых. 1. Рассмотрим две параллельные плоскостиα и β и окружность L с центром О радиуса r , расположенную в пл α. Отрезки прямых заключенных между плоскостями образуют цилиндрическую поверхность. Сами отрезки называются образующими цилиндрической поверхности По построению концов образующих расположенных в пл β заполним окружность L1. Тело ограниченное цилиндрической поверхностью и двумя кругами с границами L и L1 , называется цилиндром. Цилиндрическая поверхность называется боковой поверхностью цилиндра, а круги - основаниями цилиндра . Образующие цилиндрической поверхности называются образующими цилиндра , прямая ОО1- осью цилиндра. Цилиндр может быть получен вращением прямоугольника вокруг одной из его сторон. Сечение цилиндра , проходящее через ось , представляет собой прямоугольник , две стороны которого образующие , а 2 другие –диаметры оснований цилиндра , такое сечение называется осевым. Если секущая плоскость ⊥ к оси цилиндра , то сечение является кругом. Цилиндры так же могут быть и наклонными или иметь в своем основании параболу . Параллельность прямых а и b обозначается так: а||b. Докажем теорему о параллельных прямых. Т е о р е м а. Через любдю точку пространства, не лежащую на данной прямой, проходит прямая, параллелькая данной, и притом только одна. Д-во. Рассмотрим прямую a и т М, не лежащую на этой прямой. Через прямую a и т М проходит пл, и притом только одна . Обозначим эту плоскость буквой α. Прямая, проходящая через точку М параллельно прямой а, должна лежать в одной плоскости с т М и прямой а, т. е. должна лежать в плоскости α. Ho в плоскости α, как известно из курса планиметрии, через т М проходит прямая, параллельная прямой а, и притом только одна. Эта прямая обозначена буквой b. Итак, b — единственная прямая, проходящая через т М параллельно пря­мой а. Теорема доказана. Билет № 17 1. Сфера, шар( формулировки, примеры) 2. Признак параллельности плоскостей. Определение. Сферой называется поверхность, состоящая из всех точен. пространства, расположенных на данном расстоянии or данной точки Данная точка называется центром сферы (т О), а данное расстояние — радиусом сферы. Радиус сфе­ры часто обозначают буквой R Люб-ой отрезок, соединяющий центр и какую-нибудь точку сферы, также называется радиусом сферы.Отрезок, соединяю­щий две точки сферы и проходящий через ее центр, называет­ся диаметром сферы. Очеви-дно, диаметр сферы равен 2R Отметим, что сфера может быть полу-чена вращением полуокружности вокруг ее диаметра Тело, ограни-ченное сферой, называется шаром. Центр, радиус и диаметр сферы называются также центром, радиусом и диаметром шара. Очевидно, шар радиуса R с центром О содержит все точки пространства, кот. Расположены от точки О на расстоянии, не превышающем H (вклю-чая и точку О), и не содержит других точек. 2.Теорема. Если две пересекающиеся прямые одной плоскости соответственно параллельны двум прямым, другой плоскости, то эти плоскости праллельны. Д-во. Рассмотрим две плоскости α и β. В плоскости α лежат пересека-ющиеся в точке М прямые a и b, а в плоскости β — прямые a1 и b\, причем a||a1 и b||b1. Докажвм, что a||b. Прежде всего отметим, что по признаку параллельности прямой и плоскости a||β и b||β. Допустим, что плоскости α и β не параллельны. Тогда они пересекаются по некоторой прямой с. Мы получили, что плоскость a проходит через прямую а, па-раллельную плоскости β, и пересекает плоскость по прямой с. Отсюда следует, что a||с. Но плоскость a проходит также через прямую b, параллель­ную плоскости β. Поэтому b||c. Т.о, через т М проходят две прямые a и b, параллельные прямой с. Но это невозможно, т.к по теореме о параллельных прямых через точку М проходит только одна прямая, параллельная прямой с. Значит, наше допущение неверно и α|| β. Теорема доказана.
Билет № 14 1. Пирамида(формулировка , примеры) 2. Существование прямой, параллельной данной прямой и проходящей через данную точку. 1. Рассмотриммногоугольник А1А2…Аn и точку Р не лежащую в плоскости этого многоугольника . Соединив т. Р отрезками с вершинами многоугольника, получим n треугольников РА1А1, РА2А3…,РаnА1.
Многоугольник, составленный из n –угольника А1А2…Аn и n тре-угольников , называется пирамидой. Многоугольник А1А2…Аn назы-вается основанием, а треугольники- боковыми гранями пирами-ды. Т.Р называется вершиной пирамиды , а отрезки РА1,РА2, …, РАn – её боковыми ребрами . Пирамиду с основанием А1А2,…Аn и вершиной Р обозначают так: РА1А2…Аn –и называют n –угольной пирамидой. Треугольная пирамида называется тетраэдр. Перпендикуляр , прове-денный из вершины пирамиды к плоскости основания , называют высотой пирамиды (РН) Площадью полной поверхности пирамиды называют сумму площадей её граней , а площадью боковой поверх-ности – сумму площадей её боковых граней Билет № 9 1. Угол между плоскостями (формулировка, примеры) 2. Сложение векторов. Свойства сложения. 2. Возьмем 2 произвольных вектора a и b .Отложим от какой-нибудь т А вектор АВ равный а. Затем от т В отложим ВС=b . Вектор АС называется суммой векторов а и b : АС=a+b. Это правило сложения векторов называется правилом треугольника. (по этому же правилу складываются и коллинеарные векторы , хотя при их сложении треугольника не получается) Сумма a+b не зависит от выбора т А, от которой при сложении откладывается вектор а. (если например заменить т А на т А1 то вектор АС заменится равным ему вектором А1С1Привило треугольника можно сформулировать и в другой форме: для любых точек А,В,и С имеет место равенство АВ+ВС=АС. Для сложения 2-ух неколлинеарных векторов можно пользоваться так же правилом параллелограмма. Для любых векторов а, b и с справедливы равенства: a+b=b+a (перемести-тельный з-н.);(a+b)+с=а+(b+с)(сочетательный з-н). Два нулевых вектора называются противоположными, если их длины равны нулю и они противоположно направлены.Вектором проти-оположным нулевому вектору , считается нулевой вектор. Вектр АВ является проти-воположным вектру ВА Билет № 10 1. Двугранный угол. Линейный угол двугранного угла.( формулировки , примеры) 2. Умножение вектора на число . Св-ва произведения вектора на число. 1. Двугранным углом называют фигуру , образованную прямой а и 2-мя полуплоскостями с общей границей а, не принадлежащими одной плоскости. Полуплоскости, образующие двугранный угол , называются его гранями. У двугранного угла 2 грани, отсюда и название. Прямая а – общая граница полуплоскостей- называется ребром двугранного угла. Для измерения двугранного угла отметим на ребре какую-нибудь т. и в каждой грани из этой точки проведем перпендикуляр к ребру. Образованный этими лучами угол называется линейный угол двугранного угла. (Ð АОВ ) ОА^CD CD^ОВ, то плоскость АОВ ^ к прямой СD. Двугранный угол имеет бесконечное множество линейных углов и они равны друг другу. Рассмотрим 2 линейных ÐАОВ и ÐА1О1В1 . Лучи ОА и О1А1 лежат в одной грани ^к ОО1, поэтому они сонаправлены. Точно так же сонаправлены ОВ и О1В1=> Ð А1О1В1 =ÐАОВ. Градусной мерой двугранного угла называется градусная мера его линейного угла . Он может быть прямым , острым, тупым ( 90°, 90°) 2. Произведение ненулвого вектора а на число k называется такой вектор b , длинна которого равно |k|·|a| , причем вектор a и b сонаправлены при k≥ 0 и противоположно направлены при k(kl)a= k(al) (сочетательный з-н) k(a+b)=ka+kb(Ι-ый распределительный з-н) (k+l)a=ka+la ( II-ой распределительный з-н) отметим, что (-1)а является вектором противоположному вектору а, т.е. (-1)а = -а. Действитель-но, длины векторов (-1)а и а равны: |(-1)a| =|(-1)|×|а|=а. Кроме того , если вектолр а ненулевой , то векторы (-1) а и а противоположно направлены. Точно так же, как в планеметрии, можно диказать, что если векторы а и b коллинеарны и а¹0 , то существует число k такое, что b= ka. Билет № 11 1. призма (формулировки , примеры) 2. Скалярное произведение векторов. 1.Рассмотрим два равных многоугольника А1А2 , Ап и В1В2 Вп, расположенных в параллельных пл-тях а и р так, что отрезки А1В1 ,А2В2, ., АпВп, соединяющие соответственные вершины мн- ков, параллельны.Каждый из п 4-хугольников A1A2B2B1, А2А3В3В2, AnA1B1Bn является п-ммом, так как имеет попарно параллельные про-тивоположные стороны. Мн-к, составленный из 2 равных мн-ков А1A2 .An и В1В2 .Вп, расположенных в параллельных пл-тях, и n п-ммов наз призмой Мн-ки A1A2 An и B1B2 .Bn наз основаниями, а п-ммы-бокоеыми гранялш призмы.От резки А1В1, А2В2 ., АпВп наз бо-коеыми ребрами призмы. Эти ребра как противрпрложные стороны п-ммов последовательно приложенных друг к другу, равны в парал-лельны.Призму с основаниями A1A2 An и B1B2 .Bn обозначают-A1A2 Аn В1В2 .Вn и называют п-угольной призмой.4-ехугольная призма- параллелепипед. ^, проведенный из какой-нибудь точки одного ос-нования к плоскости другого основания, называется высотой приз-мы. Если боковые ребра призмы ^ к основаниям, то призма наз пря-мой, в противном случае –наклонной. Высота прямой призмы равна ее боковому ребру.Прямая при-зма называется пра-вильной, если ее основания — правильные мн-ки. У такой призмы все боковые грани -равные прямоугольники S полной поверхности. призмы называется сумма площадей всех ее граней, а S боковой поверхности приз-мы— сумма площа-дей ее боковых граней. Пло-щадь Sполн полной повер-хности выра-жается через площадь S6os боко-вой поверхности и пло-щадь Sосн ос-нования призмы форму Sполн = S6oк+ 2Sосн. 2. Скакалярным произведением 2-ух векторов называется произведение их длин на косинус угла между ними.Скал-ое произведение векторов а и b обозначают так :аb . Т. о. ab=|a|×|b| cos (ab). Скал-ое произведение вектора равно 0 тогда, когда эти векторы ^; скал-ый квадрат вектора(т.е скал-ое призведение вектора на себя) = квадрату его длинны Скал-ое произведение 2-ух векто-ров можно вычислить, зная координаты этих векторов:скал-ое произведение векторов а{x1;y1;z1} и b{x2;y2;z2}выражается формулой: аb= x1x2+y1y2+z1z2. Косинус Ð a между ненулевыми вектора-ми а{x1;y1;z1} и b{x2;y2;z2} вычисляется формулой. соsa=
x1x2+y1y2+z1z2. В самом деле, так как а b =|а|×|b|, то cosa= ab √x12+y1²+z12 ⋅√ x22+y2²+z22 |a|×|b| Подставив сюда выражения для ab, |а|и|b| через координаты векторов а и b получим эту формулу. Для любых векторов а,b и c и любого числа k справедливы равенства: 10.а2 ³) , причем а2>0 при а¹0 20.ab=ba(переместительный з-н) 30.(a+b)c=ac+bc(распределительный з-н)
40.k(ab)=(ka)b (сочетательный з-н) Утверждения 1⁰-4⁰относятся и к планиметрии Нетрудно док-ть , что распределительный з-н имеет место для любого числа слагаемых( (a+b+c)d=ad+bd+cd.)
Билет № 12
1. Прямая и правильная призма(формулировки примеры) 2. Существование плоскости , проходящей через данную прямую и данную точку. Билет №20 1. Фрмула обьема шара( формула примеры) 2. Теорема о трех перпендикулярах 1. Теорема: Объем шара радиуса R равен 4/3 pR3 Д-во: Рассмотрим шар радиуса R с центром в т.О и выберем ост Ох произвольным образом. Сечение шара пл. ^к оси Ох и проходящей через т М этой оси является кругом с центром в т М. Обозничим радиус этого круга r , а его площадь S(x), где х- абсц-исса т М. Выразим S(х)через х и R.Из прямоуголь-ника ОМС находим: r=ÖOC2 –OM2 =ÖR2-x2.Так как S(x)=pR2 ,то S(x)= p(R2- x2). Заметим , что эта фор-мула верна для любого положения т.М на диаметре АВ, т.е. для всех х, удовлетворяющих условию -R£ x £R. Примеряя основную формулу для вычисления объемов тел при а= -R, b=R, получим V R R R R px3 R 4 =∫p(R2-x2)dx= pR2∫ dx-p∫x2dx=pR2x½- ½= pR3 3 3 -R -R -R -R -R
Билет № 6 1. Расстояние между скрещивающимися прямыми (формулировки, примеры) 2. Объем конуса. 2 Теорема. Объем конуса равен одной трети произведения площади основания на высоту. Д-во Рассмотрим конус с объемом V, радиусом основания R, высо-той h и вершиной т О . Введем ось Ох (ОМ). Произвольное сечение конуса пл. , ^ к оси Ох , является кругом с центром в т М1 пересе-чения этой пл. с осью Ох. Обозначим радиус через R1 ,а S сечения через S(х) , где х – абсцисса т М1 . Из подобия прямоугольных ∆ ОМ1А1 и ОМА=> что ОМ1 = R1 , или x = R1 откуда R= xR так как S(x)= pR12 ,то S(x)= pR2 ОМ R h R h h2 Применяя основную формулу для вычисления объемов тел при а=0, b=0, получим h h h V= ∫ πR2 x2dx= πR2 ∫ x2dx= πR2 × x3 ½= 1 πR2 h h2 h2 h2 3 3 0 0 0 Площадь S основания конуса равна pR2, поэтому V=1/3Sh. Следствие. Объемом V усеченного конуса , высота кот равна h, а площадь оснований S и S1вычисляется по формуле V=1/3h(S·S1+√ S·S1).
Билет № 3 1. Взаимное расположение прямой и плоскости в пространстве 2. Объем призмы. 1.Теорема. Если прямая, ке лежащая в данной шюскости, параллельна какой-нибудь прямой, лежащей в этой плоскости, то она параллельна данной шюскости. Д-во. Рассмотрим пл α и две параллельные прямые a и b, распо-ложенные так, что прямая b лежит в пл α , а прямая a не лежит в этой. Докажем, что a||α. Допустим, что это не так. Тогда прямая a пересекает пл α, а значит, по лемме о пересечении плоскос­ти парал-лельными прямыми прямая b также пересекает пл α. Ho это невоз-можно, так как прямая b лежит в пл α. Итак, прямая а не пересекает пл α, поэтому она парал­лельна этой плоскости.чтд. Докажем еще 2 утверждения, 1˚ . Если плоскость проходит через данную прямую, параллельную другой пл, и пересекает эту пл, то линия пересечения плоскостей параллельна данной прямой.Пусть через данную прямую а, парал-лельную пл α проходит пл β, пересекающая пл α пo прямой b . До-кажем, что b||а.Действительно, эти прямые лежат в одной пл (в пл β) и не пересекаются: ведь в противном случае прямая а пересекала бы пл α, что невозможно, поскольку по условию a||α.
2°. Если одна из двух параллельных прямых параллельна данной пл, то другая прямая либо также параллельна данной пл, либо лежит в этой пл В самом деле, пусть a и b — параллель-ные прямые, причем прямая a параллельна пл α. Тогда прямая a не пере­секает пл α, и, =>, по лемме о пересечении плоскости параллельными прямыми прямая b также не пере­секает пл α. Поэтому прямая b либо параллельна пл α, либо лежит в этой пл.
2.Теорема: Объем прямой призмы равен произведению площади основания на высоту. Д-во: Рассмотрим правильную 3-угольную призму АВСА1В1С1с объемом V и высотой h. Проведем такую высоту ∆АВС (ВD) кот. разделит этот ∆на 2 ∆. Поскольку ВВ1D разделяют данную призму на 2 призмы , основания кот является прямоугольный ∆ABD и ВСD. Плэтому объем V1 и V2 соответственно равны SABD ·h и SВСD ·h. По св-ву 20 объемов V=V1+V2 т.е V= SABD ·h+ SВСD ·h= (SABD+ SВСD) h. Т.о. V=SАВС·h Д-во Возьмем произвольную прямую призму с высотой h и площадью основания S. Такую призму можно разбить на прямые треугольные призмы с высотой h. Выразим объем каждой треугольной призмы по формуле (1) и сложим эти объемы. Вынося за скобки общий множитель h, получим в скобках сумму площадей оснований треугольных призм, т. е. площадь S основания исходной призмы. Таким образом, объем исходной призмы равен произведению Sh. Теорема доказана.
Билет №5 1. Перпендикуляр к наклонной плоскости(формулировки, примеры) 2. Объем цилиндра. 1.Рассмотрим пл α и т А, не лежащую в этой плоскости. Проведем через т А прямую,^ к пл α, и обозначим букв H т пересечения этой прямой с пл α .Отрезок АН называется, ^ проведенным из т А к пл α, a т Н — основанием ^. Отметимв пл α какую-нибудь т М,отличную от Н, и проведем отр AM.Он называется наклонной, про-вед из т А к пл α , а т М — основанием наклонной. Отрезок НМ наз-ывается проекцией наклонной на пл α. Сравним ^ АН и наклон-ную AM: в прямоугольном ∆АМН сторона АН — катет, а сторона AM - гипотенуза, поэтому АН=> из всех расстояний от т А до различных т пл α наименьшим является расстояние до т H. Это расстояние, т. е: длина ^, проведенного из т А к пл α , называется расстоянием от т A до пл α Замечаиия. 1. Если две плоскости параллельны, то все точки одной плоскости равноудалены от другой плоскости. 2.Теорема. Объем цилиндра равен произведению площади основания на высоту. Д-во. Впишем в данный цилиндр Р радиуса r и высоты h правильную n-угольную призму Fn а в эту призму впишем цилиндр Рп . Обозначим через V и Vn объемы цилиндров Р и Рп, через rп — радиус цилиндра Рп. Так как объем призмы Fn равен Snh, где Sn- площадь основания призмы, а цилиндр Р содержит призму Fn , кот в свою очередь , содержит цилиндр Рп , то Vn, что n→∞ limSnh=V. Но limSn=πr2 Т.о V=πr2h. т.к πr2=S , то получим V=Sh. n→∞ n→∞
Билет № 13 1. Параллелепипед. Прямоугольный параллелепипед(формулировка примеры) 2. Теорема о боковой поверхности призмы. 1. Прямоугольный параллелепипед. Параллелепипед называется прямоугольник, если его боковые ребра ^к основанию, а основания представляют собой прямоугольники: коробки, ящики, комнаты к т. д. прямоугольный параллелепипед ABCD A1B1C1D1.Его основаниями служат прямоугольники ABCD и A1B1C1D1 a боковые ребра АА1, ВВ1, СС1 и DD1 ^ к основаниям. Отсюда=>, что АА1^АВ, т. е. боковая граyь АА1В1В — прямоуголь-ник. To же самое можно сказать и об остальных боковых гранях. Та-ким образом, мы обосновали следующее свойство прямоугольного параллелепипеда: 1°. В прямоугольном параллелепипеде все шесть граней прямоугольники. Полупл, в кот расположены смежные грани парал- да, образуют двугранные углы, кот называются двугранными углами параллелепипеда. 2°. Все двугранные углы прямоугольного параллелепипеда — прямые. Длины трех ребер, имеющих общую вершину, назовем измерениями прямоугольного парал-да. Например, у парал­-да, можно взять длины ребер АВ, AD и АА1.Длины смежных сторон можно назвать измерениями прямоугольника и поэтому можно сказать, что квадрат диагонали, прямоугольника равен сумме квадратов двух его измерений.