ÎNĂLȚIMEA PRISMEI ȘI A CILINDRULUI din diagonale, fețe și generatoare - EXERCIȚII REZOLVATE (clasa a VIII-a)

Echipa Școala Virtuală · materie predată pe video de prof. Alexandra Pavel · publicat

Înălțimea unei prisme sau a unui cilindru este distanța dintre planele celor două baze: la prisma dreaptă este egală cu muchia laterală, iar la cilindrul circular drept cu generatoarea. Mai jos găsești cum afli înălțimea când nu e dată direct (din diagonala unei fețe, din diagonala corpului, din secțiunea axială), cazul prismei oblice și 8 exerciții rezolvate pas cu pas, de la ușor la greu.

Înălțimea prismei și a cilindrului: definiție și cum o calculezi

Bazele unei prisme sunt în două plane paralele. Înălțimea prismei este distanța dintre aceste plane, adică lungimea unui segment perpendicular pe ambele baze, cu capetele în planele lor. Oricare ar fi segmentul ales, lungimea este aceeași, pentru că planele sunt paralele.

Prisma triunghiulară dreaptă ABCA'B'C', la care înălțimea este muchia laterală AA'ABCA′B′C′hCilindrul circular drept, la care înălțimea este axa OO', egală cu generatoarea ABOO′ABh
Înălțimea prismei drepte este muchia laterală AA′, perpendiculară pe bază. Înălțimea cilindrului este axa OO′, egală cu generatoarea AB.

La prisma dreaptă, muchiile laterale sunt perpendiculare pe planele bazelor, deci înălțimea este egală cu muchia laterală: h=AA′. Prisma regulată, cubul și paralelipipedul dreptunghic sunt prisme drepte, deci la ele înălțimea este oricare muchie laterală.

La prisma oblică, muchiile laterale sunt înclinate față de baze. Dacă H este piciorul perpendicularei din A′ pe planul bazei, triunghiul A′HA este dreptunghic în H, iar AA′ este ipotenuza. De aceea înălțimea A′H este mai mică decât muchia laterală.

La cilindrul circular drept, înălțimea este distanța dintre planele celor două discuri. Ea este egală cu segmentul OO′ care unește centrele bazelor (axa cilindrului) și cu orice generatoare: h=OO′=g.

Când înălțimea nu e dată direct, o cauți într-un triunghi dreptunghic în care ea este catetă:

  • în fața laterală a unei prisme drepte (un dreptunghi): h2=df2−l2, unde df este diagonala feței și l muchia bazei;
  • în triunghiul format de diagonala corpului, diagonala bazei și o muchie laterală; la paralelipipedul dreptunghic cu dimensiunile a, b și înălțimea h:

d2= a2+b2+h2

  • în secțiunea axială a cilindrului (un dreptunghi cu laturile 2r și h): h2=d2−(2r)2, unde d este diagonala secțiunii.

Atenție la diferența față de piramidă și con: acolo înălțimea pleacă dintr-un vârf și cade în centrul bazei (la corpurile regulate), iar aici leagă două baze egale, așezate una deasupra celeilalte.

Exerciții rezolvate : înălțimea prismei și a cilindrului

Încearcă întâi singur, apoi deschide rezolvarea și compară pașii.

EXERCIȚIUL 1Din diagonala unei fețe lateraleușor

Prisma triunghiulară regulată ABCA′B′C′ are latura bazei de 6 cm, iar diagonala A′B a feței laterale ABB′A′ are 10 cm. Calculează înălțimea prismei.

Exercițiul 1: prisma triunghiulară regulată ABCA'B'C' cu latura bazei de 6 cm și diagonala feței laterale A'B de 10 cmABCA′B′C′6 cm
Rezolvare pas cu pas
  1. Prisma regulată este dreaptă, deci înălțimea este muchia laterală AA′, iar fața ABB′A′ este un dreptunghi.
  2. În triunghiul A′AB, dreptunghic în A, A′B este ipotenuza: AA′2= 102−62= 100−36= 64.
  3. Deci AA′=8 cm, iar înălțimea prismei este h=8 cm.

Răspuns: h=8 cm

EXERCIȚIUL 2Din diagonala secțiunii axialeușor

Secțiunea axială ABCD a unui cilindru circular drept are diagonala AC=20 cm, iar diametrul bazei AB=12 cm. Calculează înălțimea și raza cilindrului.

Exercițiul 2: cilindrul circular drept cu secțiunea axială ABCD, diametrul AB = 12 cm și diagonala AC = 20 cmABDC12 cm
Rezolvare pas cu pas
  1. Secțiunea axială este un dreptunghi cu laturile AB=2r=12 cm și BC=h, deci raza este r=6 cm.
  2. În triunghiul ABC, dreptunghic în B: BC2= 202−122= 400−144= 256.
  3. Rezultă BC=16 cm. BC este o generatoare, deci înălțimea cilindrului este h=16 cm.

Răspuns: h=16 cm, r=6 cm

EXERCIȚIUL 3Din diagonala paralelipipeduluiușor

Paralelipipedul dreptunghic ABCDA′B′C′D′ are AB=8 cm, BC=6 cm și diagonala AC′=102 cm. Calculează înălțimea paralelipipedului.

Exercițiul 3: paralelipipedul dreptunghic ABCDA'B'C'D' cu AB = 8 cm, BC = 6 cm, diagonala bazei AC și diagonala AC'ABCDA′B′C′D′8 cm6 cm
Rezolvare pas cu pas
  1. Diagonala bazei: AC2= 82+62= 100, deci AC=10 cm.
  2. Muchia CC′ este perpendiculară pe planul bazei, deci triunghiul ACC′ este dreptunghic în C, cu ipotenuza AC′.
  3. CC′2= (102)2−102= 200−100= 100, deci h=CC′=10 cm.
  4. Verificare cu formula: 82+62+102= 64+36+100= 200= (102)2.

Răspuns: h=10 cm

EXERCIȚIUL 4Prisma patrulateră regulată, din diagonala eimediu

Prisma patrulateră regulată ABCDA′B′C′D′ are latura bazei de 6 cm și diagonala AC′=11 cm. Calculează înălțimea prismei.

Exercițiul 4: prisma patrulateră regulată ABCDA'B'C'D' cu latura bazei de 6 cm și diagonala AC' de 11 cmABCDA′B′C′D′6 cm
Rezolvare pas cu pas
  1. Baza este un pătrat, deci diagonala ei este AC=62 cm și AC2=72.
  2. Prisma este dreaptă, deci CC′⟂(ABC) și triunghiul ACC′ este dreptunghic în C.
  3. CC′2= AC′2−AC2= 121−72= 49, deci h=CC′=7 cm.

Răspuns: h=7 cm

EXERCIȚIUL 5Prisma hexagonală și diagonala maremediu

Prisma hexagonală regulată ABCDEFA′B′C′D′E′F′ are latura bazei de 6 cm, iar diagonala AD′ are 20 cm. Calculează înălțimea prismei.

Exercițiul 5: prisma hexagonală regulată ABCDEFA'B'C'D'E'F' cu latura bazei de 6 cm și diagonala mare AD' de 20 cmABCDEFA′B′C′D′E′F′6 cm
Rezolvare pas cu pas
  1. AD este diagonala mare a hexagonului regulat; ea trece prin centru și este dublul laturii: AD=12 cm.
  2. Muchia DD′ este perpendiculară pe planul bazei, deci triunghiul ADD′ este dreptunghic în D.
  3. DD′2= 202−122= 400−144= 256, deci h=DD′=16 cm.

Răspuns: h=16 cm

EXERCIȚIUL 6Prisma oblică: înălțimea nu mai este muchiamediu

Prisma triunghiulară oblică ABCA′B′C′ are muchiile laterale de 13 cm. Piciorul perpendicularei din A′ pe planul bazei (ABC) este punctul H, cu AH=5 cm. Calculează înălțimea prismei și arată că este mai mică decât muchia laterală.

Exercițiul 6: prisma triunghiulară oblică ABCA'B'C' cu muchia laterală AA' = 13 cm și H piciorul perpendicularei din A' pe planul bazei, cu AH = 5 cmABCA′B′C′H13 cm
Rezolvare pas cu pas
  1. Înălțimea este distanța dintre planele bazelor. Punctul A′ este în planul bazei de sus, iar A′H⟂(ABC), deci înălțimea este A′H.
  2. AH este o dreaptă din planul (ABC), deci A′H⟂AH și triunghiul A′HA este dreptunghic în H.
  3. A′H2= 132−52= 169−25= 144, deci h=A′H=12 cm.
  4. În triunghiul dreptunghic, cateta A′H este mai mică decât ipotenuza AA′: 12<13. La prisma oblică înălțimea este întotdeauna mai mică decât muchia laterală.

Răspuns: h=12 cm <13 cm

EXERCIȚIUL 7Un segment care traversează cilindrulgreu

Un cilindru circular drept are raza de 4 cm. Punctul A este pe cercul bazei de jos, iar punctul B pe cercul bazei de sus, cu AB=17 cm. Generatoarea care trece prin B taie cercul bazei de jos în punctul C, diametral opus lui A. Calculează înălțimea cilindrului.

Exercițiul 7: cilindrul circular drept cu raza de 4 cm, punctul A pe cercul de jos, punctul B pe cercul de sus și generatoarea BC, cu C diametral opus lui AACB
Rezolvare pas cu pas
  1. A și C sunt diametral opuse, deci AC=2r=8 cm.
  2. Generatoarea BC este perpendiculară pe planul bazei de jos, iar AC este o dreaptă din acest plan, deci BC⟂AC.
  3. În triunghiul ACB, dreptunghic în C: BC2= 172−82= 289−64= 225, deci BC=15 cm.
  4. Înălțimea cilindrului este egală cu generatoarea: h=15 cm. Observă că triunghiul ACB este jumătate din secțiunea axială care trece prin A și C.

Răspuns: h=15 cm

EXERCIȚIUL 8Tip Evaluare Națională: înălțimea dintr-un triunghi interiorgreu

Prisma triunghiulară regulată ABCA′B′C′ are latura bazei de 12 cm. Punctul M este mijlocul muchiei B′C′, iar AM=12 cm. a) Calculează lungimea segmentului A′M. b) Arată că înălțimea prismei este de 6 cm. c) Calculează aria triunghiului AB′C′.

Exercițiul 8: prisma triunghiulară regulată ABCA'B'C' cu latura bazei de 12 cm, M mijlocul muchiei B'C' și AM = 12 cmABCA′B′C′M12 cm
Rezolvare pas cu pas
  1. a) A′M este mediană, deci și înălțime, în triunghiul echilateral A′B′C′ cu latura 12 cm: A′M= 1232= 63 cm.
  2. b) Prisma este dreaptă, deci AA′⟂(A′B′C′) și AA′⟂A′M: triunghiul AA′M este dreptunghic în A′.
  3. AA′2= AM2−A′M2= 144−108= 36, deci AA′=6 cm, adică înălțimea prismei este 6 cm.
  4. c) Triunghiurile dreptunghice AA′B′ și AA′C′ sunt congruente (catete 6 și 12), deci AB′= AC′= 36+144= 65 cm: triunghiul AB′C′ este isoscel.
  5. În triunghiul isoscel, mediana AM este și înălțime pe baza B′C′. Aria: B′C′⋅AM2= 12⋅122= 72 cm².

Răspuns: a) A′M=63 cm; b) h=6 cm; c) aria AB′C′=72 cm²

Cum recunoști un exercițiu pe înălțimea prismei sau a cilindrului

  • Corpul este o prismă dreaptă (regulată, cub, paralelipiped dreptunghic): înălțimea este o muchie laterală, iar dacă nu e dată, o cauți ca catetă într-o față laterală sau în triunghiul cu diagonala corpului.
  • Enunțul spune „prismă oblică” sau dă piciorul perpendicularei dintr-un vârf de sus pe planul bazei: înălțimea este acea perpendiculară, nu muchia laterală.
  • Corpul este un cilindru și se dau diametrul, diagonala secțiunii axiale sau un segment între cele două cercuri: înălțimea este o generatoare, catetă într-un triunghi dreptunghic din secțiunea axială.

Greșeli frecvente la înălțimea prismei și a cilindrului

  • Iei muchia laterală drept înălțime la prisma oblică. Doar la prisma dreaptă h=AA′. La prisma oblică muchia laterală este ipotenuză, iar înălțimea este catetă, deci mai mică.
  • Folosești latura bazei în locul diagonalei bazei. În triunghiul cu diagonala corpului AC′, cealaltă catetă este diagonala bazei AC, nu latura AB. Pentru pătrat, AC=l2; pentru hexagonul regulat, diagonala mare este 2l.
  • Pui raza în locul diametrului în secțiunea axială. Latura de jos a secțiunii axiale a cilindrului este 2r. Dacă scazi r2 în loc de (2r)2 din pătratul diagonalei, obții o înălțime prea mare.

Exersează : înălțimea prismei și a cilindrului

Din același capitol

Întrebări frecvente despre înălțimea prismei și a cilindrului

Este înălțimea prismei întotdeauna egală cu muchia laterală?

Nu. Este egală cu muchia laterală doar la prisma dreaptă. La prisma oblică, muchia laterală este înclinată și înălțimea, distanța dintre planele bazelor, este mai mică decât ea.

Care este înălțimea cilindrului?

Este distanța dintre planele celor două baze. La cilindrul circular drept este egală cu segmentul care unește centrele bazelor și cu orice generatoare.

Cum aflu înălțimea dacă știu doar diagonala prismei?

Afli întâi diagonala bazei, apoi folosești triunghiul dreptunghic format de diagonala bazei, muchia laterală și diagonala prismei: înălțimea este cateta, h2=d2−db2.

Vrei să stăpânești toată materia, nu doar acest subiect?

Lecții video cu profesori, teste și fișe de lucru pentru tot gimnaziul - într-un singur abonament.

Abonează-te - 5 lei prima lună →

Vrei mai mult? Vezi toate resursele de matematică pentru clasele 5-8 →

Verifică-te: 5 întrebări

Alege un răspuns și vezi imediat dacă e corect. Nu se salvează nimic, îl poți relua oricând.

  1. 1. Înălțimea unei prisme drepte este segmentul care unește:

  2. 2. La o prismă dreaptă cu înălțimea  h , dacă  h=8  cm, ce reprezintă această valoare față de muchiile laterale ale prismei?

  3. 3. Înălțimea unui cilindru circular drept reprezintă:

  4. 4. La un cilindru drept, care este relația dintre înălțime  h  și generatoare  g ?

  5. 5. O prismă dreaptă triunghiulară are înălțimea  h=10  cm. Care dintre afirmații este corectă?

Despre acest articol

Redactat de
Echipa editorială Școala Virtuală. Răspundem de conținutul lui și îl corectăm când găsim o greșeală.
Pe ce se bazează
Programa școlară în vigoare pentru gimnaziu, la matematică - aceleași noțiuni, în aceeași ordine în care se predau la clasă.
Cine predă tema
Alexandra Pavel, profesor de matematică cu 15 ani la catedră, predă lecțiile video de matematică pentru clasele V-VIII.
Publicat