Конспект урока "Понятие многогранника"

Тема урока «Понятие многогранника». Начиная изучать стереометрию, мы говорили, что все геометрические тела делятся на два больших класса: тела вращения и многогранники, с некоторыми многогранниками мы с вами уже знакомы. Этот урок открывает раздел, в котором мы познакомимся с другими многогранниками, но прежде давайте вспомним основные понятия, связанные с многогранниками. Конспект урока "Понятие многогранника" Материал урока. Начиная изучать стереометрию, мы говорили, что все геометрические тела делятся на два больших класса тела вращения и многогранники, с некоторыми многогранниками мы с вами уже знакомы. Напомним, какие фигуры мы назвали тетраэдром и параллелепипедом. Мы уже с вами познакомились со свойствами этих фигур. Сегодняшний наш урок открывает раздел, в котором мы познакомимся с другими многогранниками, но прежде давайте вспомним основные понятия, связанные с многогранниками. Многогранник представляет собой геометрическое тело, ограниченное конечным числом плоских многоугольников, любые два смежные из которых не лежат в одной плоскости. Многогранник – это поверхность, составленная из многоугольников и ограничивающая некоторое геометрическое тело. Это тело также называется многогранником. Обратим внимание, из чего состоит поверхность многогранника. Давайте рассмотрим, например, прямоугольный параллелепипед ABCDA1B1C1D1. Как уже говорилось ранее, поверхность прямоугольного параллелепипеда состоит из шести прямоугольников. Т.е. его поверхность составлена из шести многоугольников. Назовем их: ABCD, A1B1C1D1, AA1B1B, DD1C1C, AA1D1D и BB1C1C. Многоугольники, из которых составлен многогранник, называют его гранями. Заметим, что никакие две соседние грани многогранника не лежат в одной плоскости. Стороны граней: AB, BC, CD, AD, A1B1, B1C1, C1D1, A1D1, AA1, DD1, BB1 и CC1 называются ребрами многогранника. А концы ребер: A, B, C, D, A1, B1, C1, D1– вершинами многогранника. Отрезок, соединяющий две вершины, не принадлежащие одной грани, например, A1C – называется диагональю многогранника. В данном случае, диагональ прямоугольного параллелепипеда. Плоскость, по обе стороны от которой имеются точки многогранника, называется секущей плоскостью, а общая часть многогранника и секущей плоскости – сечением многогранника. Многогранники, также как и многоугольники бывают выпуклыми и невыпуклыми. Так, если провести плоскость, например, через грань DD1C1C, то весь многогранник будет лежать по одну сторону от этой плоскости. Аналогично, если провести плоскости и через остальные его грани, многогранник всегда будет расположен по одну сторону от этих плоскостей. Такой многогранник называется выпуклым. Определение. Многогранник называется выпуклым, если он лежит по одну сторону от плоскости каждой своей грани. Если это условие не выполняется, т.е. многогранник лежит по разные стороны хотя бы от одной плоскости, проходящей через грань, то многогранник называется невыпуклым. Легко заметить, что все грани выпуклого многогранника являются выпуклыми многоугольниками. Отметим, что в выпуклом многограннике сумма всех плоских углов при каждой его вершине меньше 360°. Пояснить это утверждение нетрудно. Возьмем многогранник и разрежем его вдоль ребер и все его грани с общей вершиной А развернуты так, что они оказались расположенными в одной плоскости α. Очевидно, что сумма всех плоских улов при вершине А меньше 360°. А теперь давайте немного окунемся в историю. Огромный вклад в развитии математики в целом и геометрии в частности внесли философские школы, в которых происходит постепенный переход от практической к теоретической геометрии. Одной из самых первых и самых известных геометрических школ была пифагорейская, она существовала в VI-V вв. до нашей эры. Названа она была в честь своего основателя древнегреческого ученого Пифагора. Пифагорейцы использовали правильные многогранники для философских теорий. Так огню они придавали форму тетраэдра (пирамиды), земле – форму гексаэдра (куба), воздуху – форму октаэдра (фигуры, которая образована восьмью равносторонними треугольниками), воде – форму икосаэдра (фигуры, которая образована двадцатью равносторонними треугольниками). По их мнению вся вселенная имеет форму додекаэдра (фигуры, которая состоит из двенадцати правильных пятиугольников). Нетрудно заметить, что названия многогранников тоже имеют древнегреческое происхождение. Первая часть названия показывает количество граней из которых состоит фигура, а слово эдр произошло от древнегреческого слова «эдра» - грань. Но математикой в целом и геометрией в частности интересовались не только ученые. Существует так называемое математическое искусство Эшера. Голландский художник Мориц Корнилис Эшер, родившийся в 1898 году в Леувардене создал уникальные и очаровательные работы, в которых использованы или показаны широкий круг математических идей. Правильные геометрические тела — многогранники — имели особое очарование для Эшера. Во многих его работах многогранники являются главной фигурой и в еще большем количестве работ они встречаются в качестве вспомогательных элементов. Существует лишь пять правильных многогранников, то есть таких тел, все грани которых состоят из одинаковых правильных многоугольников. Они еще называются телами Платона. Это — тетраэдр, гранями которого являются четыре правильных треугольника, куб с шестью квадратными гранями, октаэдр, имеющий восемь треугольных граней, додекаэдр, гранями которого являются двенадцать правильных пятиугольников, и икосаэдр с двадцатью треугольными гранями. На гравюре «Четыре тела» Эшер изобразил пересечение основных правильных многогранников, расположенных на одной оси симметрии, кроме этого многогранники выглядят полупрозрачными, и сквозь любой из них можно увидеть остальные. Помимо правильных многогранников существуют так называемые полуправильные многогранники. Это выпуклые многогранники, которые, не являясь правильными, имеют их некоторые признаки, например: все грани равны, все грани являются правильными многоугольниками. К таким фигурам относятся например кубоэктаэдр – фигура, гранями которой являются восемь правильных треугольников и шесть квадратов, или, например, курносый додекаэдр – фигура, которая состоит из восьмидесяти правильных треугольников и двенадцати правильных пятиугольников. Подобных многогранников существует двадцать шесть. Закончить наш сегодняшний урок хочется словами советского математика Лазаря Ароновича Люстерника «Теория многогранников, в частности выпуклых многогранников,— одна из самых увлекательных глав геометрии».