Прямоугольный параллелепипед в задании 3 ЕГЭ: формулы и разбор
Задачи (33)
- № 27054… Два ребра прямоугольного параллелепипеда, выходящие из одной вершины, равны 3 и 4. Площадь поверхности этого параллелепипеда равна 94. Найс разбором
- № 27060… Два ребра прямоугольного параллелепипеда, выходящие из одной вершины, равны 1, 2. Площадь поверхности параллелепипеда равна 16. Найдите егс разбором
- № 27076… Площадь грани прямоугольного параллелепипеда равна 12. Ребро, перпендикулярное этой грани, равно 4. Найдите объем параллелепипеда.с разбором
- № 27077… Объем прямоугольного параллелепипеда равен 24. Одно из его ребер равно 3. Найдите площадь грани параллелепипеда, перпендикулярной этому рес разбором
- № 27078… Объем прямоугольного параллелепипеда равен 60. Площадь одной его грани равна 12. Найдите ребро параллелепипеда, перпендикулярное этой гранс разбором
- № 27079… Два ребра прямоугольного параллелепипеда, выходящие из одной вершины, равны 2 и 6. Объем параллелепипеда равен 48. Найдите третье ребро пас разбором
- № 27080… Три ребра прямоугольного параллелепипеда, выходящие из одной вершины, равны 4, 6, 9. Найдите ребро равновеликого ему куба.с разбором
- № 27100… Два ребра прямоугольного параллелепипеда, выходящие из одной вершины, равны 2, 4. Диагональ параллелепипеда равна 6. Найдите объем параллес разбором
- № 27101… Два ребра прямоугольного параллелепипеда, выходящие из одной вершины, равны 2, 3. Объем параллелепипеда равен 36. Найдите его диагональ.с разбором
- № 27103… Одна из граней прямоугольного параллелепипеда — квадрат. Диагональ параллелепипеда равна … и образует с плоскостью этой грани угол 45°. Нас разбором
- № 27128… Ребра прямоугольного параллелепипеда, выходящие из одной вершины, равны 1, 2, 3. Найдите его площадь поверхности.с разбором
- № 27143… Два ребра прямоугольного параллелепипеда, выходящие из одной вершины, равны 2, 4. Диагональ параллелепипеда равна 6. Найдите площадь поверс разбором
- № 27146… Два ребра прямоугольного параллелепипеда, выходящие из одной вершины, равны 1 и 2. Объем параллелепипеда равен 6. Найдите площадь его повес разбором
- № 27209… Объем параллелепипеда ABCDA1B1C1D1 равен 4,5. Найдите объем треугольной пирамиды AD1CB1.с разбором
- № 245335… Найдите объем многогранника, вершинами которого являются точки A, D, A1, B, C, B1 прямоугольного параллелепипеда … у которого … … …с разбором
- № 245336Найдите объем многогранника, вершинами которого являются точки A, B, C, … прямоугольного параллелепипеда … у которого … … …с разбором
- № 245337… Найдите объем многогранника, вершинами которого являются точки … B, C, … … прямоугольного параллелепипеда … у которого … … …с разбором
- № 245338… Найдите объем многогранника, вершинами которого являются точки A, B, C, B1 прямоугольного параллелепипеда … у которого … … …с разбором
- № 245339… Найдите объем многогранника, вершинами которого являются точки A, B, … … прямоугольного параллелепипеда … у которого … … …с разбором
- № 245359… Найдите квадрат расстояния между вершинами C и A1 прямоугольного параллелепипеда, для которого AB = 5, AD = 4, AA1=3.с разбором
- № 245360… Найдите расстояние между вершинами А и D … прямоугольного параллелепипеда, для которого AB = 5, AD = 4, AA … = 3.с разбором
- № 245361… Найдите угол … прямоугольного параллелепипеда, для которого … … … Дайте ответ в градусах.с разбором
- № 245363… В прямоугольном параллелепипеде … известно, что AB = 4, AD = 3, … = 5. Найдите угол DBD1. Ответ дайте в градусах.с разбором
- № 284357… В прямоугольном параллелепипеде … известно, что … … … Найдите длину ребра …с разбором
- № 284363В прямоугольном параллелепипеде … известно, что … … … Найдите длину диагонали …с разбором
- № 315131В прямоугольном параллелепипеде … ребро … ребро … ребро … Точка K — середина ребра … Найдите площадь сечения, проходящего через точки … … и с разбором
- № 316552В прямоугольном параллелепипеде … известны длины рёбер: … … … Найдите площадь сечения, проходящего через вершины A, … и …с разбором
- № 318474В прямоугольном параллелепипеде … известны длины рёбер … … … Найдите синус угла между прямыми CD и …с разбором
- № 324452В прямоугольном параллелепипеде … известны длины рёбер: AB = 3, AD = 5, … = 12. Найдите площадь сечения параллелепипеда плоскостью, проходящс разбором
- № 639664… Найдите объем многогранника, вершинами которого являются вершины A, B, C, D, B1 прямоугольного параллелепипеда ABCDA1B1C1D1, у которого ABс разбором
- № 639741… Найдите объем многогранника, вершинами которого являются вершины A, B, C, D, B1 прямоугольного параллелепипеда ABCDA1B1C1D1, у которого ABс разбором
- № 660710В прямоугольном параллелепипеде ABCDA1B1C1D1 известно, что AB = 9, BC = 6, AA1 = 5. Найдите объём многогранника, вершинами которого являютсяс разбором
- № 661073Три ребра прямоугольного параллелепипеда, исходящие из одной вершины, равны 5, 6, 8. Найдите объем параллелепипеда, ребра которого равны полс разбором
О чём эта подтема
Задание 3 профильного ЕГЭ по математике — это простая планиметрическая или стереометрическая задача на вычисление длины, площади, объёма или угла по данному рисунку. Прямоугольный параллелепипед — одна из самых частых фигур в этом задании, потому что все его элементы связаны простыми формулами, а вычисления не требуют сложной геометрии.
Задача почти всегда сводится к применению теоремы Пифагора (иногда дважды подряд) или к подстановке в формулу площади поверхности либо объёма. Сложность не в геометрии, а в аккуратности: важно правильно понять, какие ребра и диагонали фигурируют в вопросе, и не перепутать обозначения вершин.
Цель этого гайда — собрать весь минимально необходимый набор фактов о прямоугольном параллелепипеде, показать чёткий алгоритм решения и разобрать типовые примеры пошагово.
Что нужно знать
Определение. Прямоугольный параллелепипед — это призма, все грани которой прямоугольники, а боковые ребра перпендикулярны основанию. У него три измерения — длина, ширина и высота, обозначим их , , (в задачах часто это , , ).
Обозначение вершин. Стандартно нижнее основание — , верхнее — , причём находится строго над , — над и так далее. Ребро (а также , , ) — боковое, оно перпендикулярно плоскости основания.
Диагонали граней. Каждая грань — прямоугольник, поэтому её диагональ находится по теореме Пифагора через два ребра этой грани. Например, диагональ нижнего основания:
Главная диагональ параллелепипеда. Отрезок, соединяющий противоположные вершины (например, и , или и ), — это пространственная диагональ. Она находится по формуле, которая объединяет все три измерения: где , , — три ребра, выходящие из одной вершины. Эта формула — фактически теорема Пифагора, применённая два раза: сначала для диагонали основания, потом для диагонали параллелепипеда как гипотенузы прямоугольного треугольника, где один катет — диагональ основания, а второй — боковое ребро.
Площадь полной поверхности. Параллелепипед имеет три пары равных прямоугольных граней с площадями , , . Поэтому:
Объём.
Прямой угол между боковым ребром и основанием. Это ключевой факт, который позволяет применять теорему Пифагора: боковое ребро перпендикулярно любой прямой в плоскости основания, проходящей через его основание. Именно поэтому треугольник, образованный диагональю основания, боковым ребром и пространственной диагональю, — прямоугольный.
Равенство противоположных рёбер. В прямоугольном параллелепипеде противоположные рёбра равны: , , . Это часто нужно для того, чтобы «перенести» длину нужного ребра из другой части фигуры.
Этого набора фактов достаточно для решения практически любой задачи №3 на прямоугольный параллелепипед: она либо просит найти диагональ (или её квадрат), либо площадь поверхности, либо объём, либо одно из ребер по остальным данным.
Как решать: метод и алгоритм
Шаг 1. Определить, что дано и что нужно найти. Внимательно прочитайте условие: даны ли три ребра, площадь поверхности, объём или диагональ. Отметьте, какие вершины участвуют в вопросе.
Шаг 2. Выбрать подходящую формулу.
- Если нужно расстояние между противоположными вершинами (пространственная диагональ) — используйте .
- Если нужно расстояние между вершинами одной грани — используйте теорему Пифагора для этой грани.
- Если дана площадь поверхности и два ребра, а нужно найти третье — используйте и решите уравнение относительно неизвестного ребра.
- Если дан объём и два ребра — используйте .
Шаг 3. Если формула для диагонали не сразу применима (например, вершины не являются концами главной диагонали), разбейте задачу на два шага:
- найдите диагональ подходящей грани (прямоугольника) по теореме Пифагора;
- рассмотрите прямоугольный треугольник, где эта диагональ — один катет, боковое ребро — другой катет, а искомый отрезок — гипотенуза, и снова примените теорему Пифагора.
Шаг 4. Подставить числа и решить уравнение. Обычно получается либо прямое вычисление, либо простое линейное уравнение.
Шаг 5. Проверить ответ на здравый смысл. Длины и площади должны быть положительными, квадрат расстояния — не меньше суммы отдельных квадратов ребер (если ищете диагональ).
Разбор примера
Пример 1.
Условие: найдите квадрат расстояния между вершинами и прямоугольного параллелепипеда, если , , .
Анализ фигуры. Вершины и — это концы пространственной диагонали: лежит над , а — вершина основания, противоположная (диагонально противоположная вершина в прямоугольнике ).
Шаг 1. Диагональ основания. Основание — прямоугольник со сторонами и (так как ). По теореме Пифагора для треугольника (или напрямую для диагонали прямоугольника):
Шаг 2. Треугольник . Ребро перпендикулярно плоскости основания, значит оно перпендикулярно и отрезку , лежащему в этой плоскости. Поэтому треугольник прямоугольный с прямым углом при вершине . Тогда:
Ответ: .
Заметьте: результат совпадает с прямым применением формулы диагонали параллелепипеда: так как и , и — противоположные по пространственной диагонали вершины. Это подтверждает, что при поиске квадрата главной диагонали можно сразу складывать квадраты трёх измерений, минуя промежуточные шаги — но важно сначала убедиться, что именно эти две вершины являются концами пространственной диагонали.
Пример 2.
Условие: два ребра прямоугольного параллелепипеда, выходящие из одной вершины, равны 3 и 4. Площадь полной поверхности равна 94. Найдите третье ребро, выходящее из той же вершины.
Шаг 1. Запишем формулу площади поверхности. Обозначим известные рёбра , , неизвестное ребро — . Тогда:
Шаг 2. Подставим известные значения.
Шаг 3. Раскроем скобки и решим уравнение.
Ответ: третье ребро равно 5.
Проверка. Подставим все три ребра обратно в формулу площади: Совпадает с условием — ответ верный.
Типичные ошибки
Путаница вершин. Самая частая ошибка — неверное определение, какие вершины являются противоположными по пространственной диагонали, а какие лежат на одной грани. Перед применением формулы диагонали всегда мысленно (или на черновике) восстанавливайте расположение вершин: нижнее основание , верхнее , каждая вершина верхнего основания находится строго над соответствующей вершиной нижнего.
Забывают, что диагональ грани — не диагональ параллелепипеда. Если в вопросе спрашивается расстояние между вершинами одной грани (например, и , лежащими в одном основании), достаточно одной теоремы Пифагора с двумя ребрами. Если же вершины принадлежат разным основаниям и не находятся друг над другом (как и ), нужно применить теорему Пифагора дважды.
Ошибки в формуле площади поверхности. Часто забывают множитель 2 перед суммой произведений или путают, какие пары рёбер перемножать. Полезно всегда явно выписывать: , где , , — три различных измерения, выходящих из одной вершины.
Арифметические ошибки при возведении в квадрат. При подстановке чисел легко ошибиться со знаком или порядком операций. Рекомендуется выполнять вычисления по шагам, не объединяя несколько операций в одну строку, особенно на экзамене в условиях ограниченного времени.
Путают квадрат диагонали с самой диагональю. Если в вопросе спрашивается именно квадрат расстояния (как в примере 1), не нужно извлекать квадратный корень — ответом является число без корня. Внимательно читайте формулировку: «расстояние» и «квадрат расстояния» — разные ответы.
Неверное сопоставление ребер задаче. Если два ребра равны, скажем, 3 и 4, а третье неизвестно, важно не путать его с диагональю грани или пространственной диагональю — это разные величины, и вычисляются они по-разному.
На что обратить внимание на экзамене
Перед тем как решать, чётко определите тип задачи: ищете длину ребра, диагональ грани, пространственную диагональ, площадь поверхности или объём. От этого зависит, какую формулу применять.
Если в задаче фигурируют конкретные буквенные обозначения вершин (например, , , ), обязательно восстановите (хотя бы мысленно) стандартное расположение прямоугольного параллелепипеда: нижнее основание обходится по контуру, верхнее повторяет его сверху. Не полагайтесь только на память — лучше нарисовать на черновике даже упрощённую схему.
Если задача сводится к теореме Пифагора, применённой два раза, не пытайтесь угадать короткий путь — распишите оба шага явно: сначала диагональ основания, затем полную (пространственную) диагональ. Это уменьшает риск арифметической ошибки и делает решение проверяемым.
При использовании формулы площади поверхности или объёма подставляйте числа осторожно и сразу проверяйте полученный ответ обратной подстановкой — как это было сделано во втором примере. Такая проверка занимает не больше минуты, но исключает почти все ошибки вычисления.
Помните, что в задании 3 практически никогда не требуется находить углы или сложные сечения прямоугольного параллелепипеда — упор делается именно на длины, площади и объём, поэтому весь набор формул из раздела «Что нужно знать» покрывает подавляющее большинство вариантов заданий.
Наконец, всегда обращайте внимание на то, что именно спрашивается в ответе: число, квадрат числа, или, возможно, ответ нужно округлить. Внимательное чтение условия — половина успеха в этом задании.
Частые вопросы
Как быстро найти пространственную диагональ прямоугольного параллелепипеда, если известны все три ребра?
Нужно сложить квадраты всех трёх ребер и извлечь корень: . Если в задаче спрашивают именно квадрат расстояния, корень извлекать не нужно — ответом будет сумма .
В чём разница между диагональю грани и диагональю параллелепипеда?
Диагональ грани соединяет две вершины одной прямоугольной грани и находится по теореме Пифагора через два ребра этой грани. Диагональ параллелепипеда (пространственная диагональ) соединяет противоположные вершины всей фигуры и находится через все три измерения по формуле .
Как найти третье ребро, если известны площадь поверхности и два других ребра?
Подставьте известные ребра в формулу , обозначив неизвестное ребро буквой, и решите полученное линейное уравнение относительно него.
Нужно ли на экзамене доказывать, что боковое ребро перпендикулярно диагонали основания?
Нет, в задании 3 это считается известным свойством прямоугольного параллелепипеда и применяется сразу без доказательства — важно лишь верно построить прямоугольный треугольник для теоремы Пифагора.
Как проверить правильность найденного ребра по формуле площади поверхности?
Подставьте все три найденных значения рёбер обратно в формулу и убедитесь, что получается число, совпадающее с данным в условии значением площади.
Что делать, если в условии не указано, какие вершины являются противоположными по диагонали?
Восстановите стандартное расположение вершин: нижнее основание по контуру, верхнее строго над соответствующими вершинами. Противоположными по пространственной диагонали являются вершины, у которых буквы оснований противоположны (например, и , или и ).