Micro-noțiunea 1.2: Prisme după bază; prisma regulată
Pe scurt: Prismele se numesc după poligonul bazei: triunghiulară, patrulateră, hexagonală. O prismă dreaptă este regulată când baza ei este poligon regulat, de pildă triunghi echilateral, pătrat sau hexagon regulat. Cubul este un caz particular de paralelipiped dreptunghic, iar acesta este prismă patrulateră dreaptă. Prisma cu baza pătrat nu este însă neapărat cub.
A doua micro-noțiune din Noțiunea 1, „Prisma dreaptă”: după ce știi din ce e făcută o prismă, afli cum o numești după baza ei și când spunem că e regulată.
Un creion de lemn și un cort de excursie arată foarte diferit, dar amândouă sunt prisme drepte.
Ce anume din ele le face prisme „de feluri diferite”: pereții sau bazele?
Patru ecrane: numele după bază, prisma regulată, familiile de prisme și o capcană; la urmă încerci singur în scenă, schimbând n.
aproximativ 12 ecrane
Ce faci aici: Ghicești ce deosebește creionul de cort, înainte să afli numele.
Ai învățat din ce e făcută o prismă, pe una cu baza triunghi. Hai să ne uităm acum la alte prisme din jurul tău, începând cu un creion de lemn.
Privește-l de la capătul neascuțit. Ce figură vezi? Un poligon cu șase laturi, adică un hexagon.
Acum cortul clasic, în două ape, văzut din față. Triunghiul de la intrare e un capăt, triunghiul de la spate e celălalt, iar cortul stă culcat, ca un teanc de foi întins pe jos.
Creionul și cortul au amândouă două baze la fel și pereți dreptunghiulari. Deci sunt prisme drepte, ca teancul tău. Și totuși nu seamănă deloc.
Cubul și cutia obișnuită le știi încă din clasele V–VI; pe ele le vom găsi mai încolo, în aceeași familie cu prismele.
Ghicește: deosebirea vine din pereți sau din baze? Răspunsul îl construim în ecranele următoare, iar la urmă îl verifici singur.
Ce faci aici: Ghicești de unde vine deosebirea dintre creion și cort.
Până acum ai lucrat cu o singură prismă, cea cu baza triunghi. Acum le luăm pe toate: le numim după baza lor și vedem care dintre ele sunt „bine făcute”, adică regulate.
Ai văzut regula la teoria noțiunii; aici o verifici singur, pe creion, pe cort și pe cutia de pantofi.
Patru ecrane: numele după bază, prisma regulată, familiile și incluziunile dintre ele și, la urmă, o capcană în care aproape toți cădem o dată.
Dacă ți-e limpede tot, spune „Știu deja” și treci direct la grilă. Altfel, apucăm de la primul ecran.
Ce faci aici: Alegi: începi cu primul ecran sau spui „Știu deja”.
Uită-te la creionul tău, privit de la capăt: baza are șase laturi. Un poligon cu șase laturi se numește hexagon, deci prisma se numește prismă hexagonală.
Cortul are baza triunghi, deci este o prismă triunghiulară. Cutia de pantofi are baza dreptunghi, adică patru laturi, deci este o prismă patrulateră.
Regula de numire e simplă: numele prismei vine de la numele bazei. Ghicește înainte să schimbi ceva în scenă: cum se numește prisma cu baza pentagon, adică cu cinci laturi?
Acum schimbă n în panou, întâi la 5, apoi la 4. De fiecare dată spune-ți în gând numele prismei, apoi uită-te în legendă la numărul fețelor, n + 2.
Ai spus prismă pentagonală la n = 5? Atunci ai înțeles: pentagonală, hexagonală, heptagonală, și tot așa, după numărul laturilor bazei.
Un singur lucru nu se schimbă niciodată, oricâte laturi ar avea baza: pereții rămân dreptunghiuri și stau drepți pe baze.
Pe tablă, regula în trei rânduri:
Numele prismei
numele prismei vine de la baza ei
n = 3: triunghiulară · n = 4: patrulateră
n = 5: pentagonală · n = 6: hexagonală
Numele prismei, după bază. reprezentare grafic-interactivă 3D: o prismă dreaptă, cu baza un pentagon regulat cu latura 2 și înălțimea 4; la vedere: numărul de vârfuri, muchii și fețe. Schimbă n din panou și spune numele prismei la fiecare pas.
Pe scurt: Prisma dreaptă se numește după poligonul bazei: triunghiulară, patrulateră, pentagonală, hexagonală, și tot așa, după numărul n al laturilor bazei.
Ce faci aici: Ghicești numele prismei cu baza pentagon, apoi schimbi n în scenă și verifici.
Creionul tău nu are la capăt un hexagon oarecare, ci unul cu toate laturile egale. Ai observat? De aceea toți pereții lui sunt la fel de lați.
Un poligon cu toate laturile egale și toate unghiurile egale se numește poligon regulat, și îl știi din clasa a VII-a: triunghiul echilateral, pătratul, hexagonul regulat.
Când baza unei prisme drepte este un poligon regulat, prisma se numește prismă regulată. Creionul este o prismă hexagonală regulată.
Atinge acum, în scenă, doi pereți diferiți și compară dimensiunile lor din legendă. Ghicește înainte: ies la fel sau diferite?
Ies la fel, pentru că laturile bazei sunt egale și toți pereții au aceeași înălțime. La o prismă regulată, fețele laterale sunt dreptunghiuri congruente, adică se pot suprapune exact.
Atenție la cuvânt: „regulată” se uită la bază, nu la înălțime. O prismă cu baza hexagon cu laturi inegale nu este regulată, oricât de înaltă ar fi.
Fixează pe tablă cuvintele astea:
Prisma regulată
prismă regulată = prismă dreaptă cu baza poligon regulat
Prisma regulată. reprezentare grafic-interactivă 3D: o prismă dreaptă, cu baza un hexagon regulat cu latura 2 și înălțimea 5. Atinge doi pereți diferiți și compară dimensiunile lor din legendă.
Pe scurt: Prisma regulată este o prismă dreaptă a cărei bază este un poligon regulat; fețele ei laterale sunt dreptunghiuri congruente.
Ce faci aici: Atingi doi pereți diferiți ai prismei din scenă și compari dimensiunile lor din legendă.
Cutia de pantofi are baza dreptunghi. Ghicește în ce „familii” intră: e prismă? e patrulateră? Ține răspunsul în gând, apoi citește mai departe.
E o prismă dreaptă; are baza cu patru laturi, deci e o prismă patrulateră dreaptă; are baza dreptunghi, deci e un paralelipiped dreptunghic. Cuvântul e lung, dar obiectul îl știi: cutia obișnuită.
Cubul, adică zarul sau cubul de zahăr, are toate muchiile egale. Dacă o cutie are baza pătrat și înălțimea chiar cât latura bazei, ea este un cub.
Hai să le punem una în alta, ca pe păpușile care intră una în alta. În cea mai mare stau prismele drepte; în ea, prismele patrulatere drepte; în ea, paralelipipedele dreptunghice; iar în cea mai mică, cubul.
Deci orice cub este și paralelipiped dreptunghic, și prismă patrulateră dreaptă, și prismă dreaptă. Invers nu merge: nu orice paralelipiped dreptunghic este cub.
Despre paralelipiped și cub vorbim pe larg la noțiunea 2, cu diagonale și calcule. Acum doar le așezăm în familie. Uite diagrama:
invers nu: nu orice paralelipiped dreptunghic e cub
Pe scurt: Cubul este inclus în paralelipipedul dreptunghic, acesta în prisma patrulateră dreaptă, iar aceasta în prisma dreaptă; incluziunile merg într-un singur sens.
Ce faci aici: Spui în ce familii de prisme intră cutia de pantofi, înainte să afli răspunsul.
Ai în față o cutie de tablă pentru biscuiți. Baza e un pătrat cu latura de 3, iar înălțimea e 5. Baza e un poligon regulat, deci cutia e o prismă patrulateră regulată.
Atunci e cub? Ghicește înainte de orice: da sau nu, și de ce.
Verifică în scenă: latura bazei este 3, înălțimea este 5. Pereții sunt dreptunghiuri de 3 × 5, nu pătrate, deci cutia nu este cub.
Acum trage de A′ în jos până când înălțimea ajunge la 3. Ce s-a întâmplat cu pereții? Au devenit pătrate, iar prisma a devenit cub.
Deci prisma patrulateră regulată are baza pătrat, dar înălțimea poate fi oricât. Doar când înălțimea este chiar latura bazei, ea este și cub.
Asta e capcana: „regulată” se uită doar la bază, iar „cub” cere în plus ceva despre înălțime. Rezumatul capcanei, pe tablă:
Capcana
prismă patrulateră regulată: baza pătrat, înălțimea oricât
cub: baza pătrat și înălțimea = latura bazei
orice cub este prismă patrulateră regulată; invers nu
Baza pătrat, dar nu cub. reprezentare grafic-interactivă 3D: o prismă dreaptă, cu baza un pătrat regulat cu latura 3 și înălțimea 5. Trage de bila de pe A′ în jos până când înălțimea e egală cu latura bazei.
Pe scurt: O prismă patrulateră regulată este cub numai dacă înălțimea ei este egală cu latura bazei.
Ce faci aici: Tragi de A′ în jos până când înălțimea ajunge egală cu latura bazei și vezi când prisma devine cub.
prismă regulată→ prismă dreaptă cu baza poligon regulat · numele vine de la bază · cub ⊂ paralelipiped dreptunghic ⊂ prismă patrulateră dreaptă ⊂ prismă dreaptă
prismă triunghiulară / patrulateră / hexagonalăprismă dreaptă numită după poligonul bazei
poligon regulatlaturi egale și unghiuri egale
prismă regulatăprismă dreaptă cu baza poligon regulat
paralelipiped dreptunghicprismă dreaptă cu baza dreptunghi
cubparalelipiped dreptunghic cu toate muchiile egale
Exemplu: prisma regulată cu baza pentagon
n
Baza
pentagon regulat, deci n = 5
2n
Vârfuri
2 · 5 = 10
3n
Muchii
3 · 5 = 15
n + 2
Fețe
5 + 2 = 7: două baze și cinci dreptunghiuri congruente
De reținut:
Prisma dreaptă se numește după poligonul bazei: triunghiulară, patrulateră, pentagonală, hexagonală…
Prisma regulată are baza un poligon regulat, iar fețele laterale sunt dreptunghiuri congruente.
Ți-am dat scena ca să faci tu ce am făcut eu pe ecrane. Baza e un poligon regulat, iar tu alegi câte laturi are.
Pune n = 3 și spune numele prismei. Apoi n = 6, apoi n = 8. De fiecare dată, înainte să schimbi, ghicește câte fețe laterale va avea.
Compară cu legenda: fețele laterale sunt n, iar în total sunt n + 2. Se potrivește cu ce ai ghicit?
Încheie cu o provocare: stabilește n = 8 și trage înălțimea până trece de 6. Prisma mai este regulată? De ce?
Prisma cu n laturi. reprezentare grafic-interactivă 3D: o prismă dreaptă, cu baza un triunghi regulat cu latura 2 și înălțimea 4; la vedere: numărul de vârfuri, muchii și fețe. Schimbă n din panou și trage de A′ ca să schimbi înălțimea.
Provocarea: Alege n = 8, apoi trage înălțimea peste 6.
Ce faci aici: Schimbi n, apoi tragi de înălțime, și urmărești ce se schimbă și ce nu.
Să fie baza un poligon regulat înseamnă două lucruri deodată. Verifică dacă rombul le are pe amândouă.
CerințăExercițiul 1.2.2 Centura albă
O prismă dreaptă are ca bază un romb care nu este pătrat: are toate laturile egale, dar unghiurile nu sunt toate egale. Este această prismă o prismă regulată? Justifică.
Indicii
1Ce condiții trebuie să îndeplinească un poligon ca să fie regulat?
2Verifică pe rând: laturile rombului sunt egale? Și unghiurile?
Din lungimea totală scazi întâi ce știi sigur, apoi împarți ce rămâne la numărul muchiilor care au aceeași lungime.
CerințăExercițiul 1.2.4 Centura galbenă
Scheletul unei prisme drepte regulate, cu baza triunghi echilateral, este făcut din 66 cm de sârmă, câte o bucată pentru fiecare muchie. Fiecare muchie laterală are 8 cm. Ce lungime are latura bazei?
Prisma din enunț. reprezentare grafic-interactivă 3D: o prismă dreaptă. Baza este un triunghi echilateral, iar muchiile laterale au 8 cm.
Indicii
1Câte muchii laterale are prisma, și ce lungime au împreună?
2Scade din 66 lungimea muchiilor laterale: ce rămâne pentru bazele de jos și de sus?
Uită-te la un perete al prismei: două dintre laturile lui vin chiar din celelalte date ale problemei.
CerințăExercițiul 1.2.5 Centura galbenă
Prisma dreaptă regulată din desen are ca bază un hexagon regulat cu latura de 5 cm, iar înălțimea ei este de 10 cm. Completează: câte fețe laterale are, cât măsoară latura de jos a unei fețe laterale și cât măsoară latura ei verticală.
Prisma din enunț. reprezentare grafic-interactivă 3D: o prismă dreaptă. Hexagon regulat cu latura de 5 cm și înălțime de 10 cm. Uită-te la un perete.
Indicii
1Câte laturi are un hexagon? Atâtea fețe laterale are prisma.
2Cu ce muchie a bazei se sprijină un perete pe baza de jos?
3Latura verticală a peretelui este muchia laterală: cu ce se mai numește ea?
Ai rezolvat corect 0 din 6 exerciții din nucleu. Încă 5 corecte și nucleul e al tău. Revezi întâi pasul la care te-ai împiedicat, apoi reia exercițiile acelea.
Aici regularitatea bazei nu ajunge singură. Vezi ce mai trebuie știut despre pereți.
CerințăExercițiul 1.2.9 Centura verde
Baza unei prisme drepte regulate este un hexagon regulat cu latura de 4 cm, iar înălțimea prismei este tot de 4 cm. Sunt toate fețele laterale ale prismei pătrate? Justifică.
Prisma din enunț. reprezentare grafic-interactivă 3D: o prismă dreaptă. Baza este un hexagon regulat cu latura de 4 cm, iar înălțimea este tot de 4 cm.
Indicii
1Ce dimensiuni are o față laterală: de unde vine fiecare dintre ele?
2La prisma regulată, laturile bazei sunt egale între ele. Ce înseamnă asta pentru pereți?
Încheiere: Cum numim prismele și când sunt regulate
Ai pornit de la un creion și de la un cort și ai ajuns la o ordine: prisma dreaptă are nume după baza ei, iar când baza e un poligon regulat, prisma e regulată, cu pereți congruenți. Cutia și zarul își găsesc locul într-o familie în care fiecare e cuprinsă în următoarea.
Cu asta noțiunea 1 e aproape încheiată. Înainte să mergem mai departe, o fixare a întregii noțiuni, ca să vedem dacă ideea ține în întregime.
Pe scurt
prisma se numește după baza ei
prismă regulată: baza poligon regulat, pereți dreptunghiuri congruente