Clasa a VIII-aGimnaziu · de la zeroEvaluare Națională⏱ 12 părți · 36 de exerciții
▱
Încărcăm partea curentă…
Cubul de la zero · desene, arii, volum și diagonale
Citește regula și exemplul acestei părți, apoi aplică-le în exerciții. Poți reveni oricând la aceeași explicație.
Colț, muchie sau față?
Un zar obișnuit are forma unui cub. Cubul este un corp, nu doar un pătrat desenat: are lungime, lățime și înălțime. Toate suprafețele care îl mărginesc sunt pătrate egale.
Un colț se numește vârf. Un segment de pe contur, între două vârfuri vecine, se numește muchie. O suprafață pătrată se numește față. În desen, muchiile punctate sunt în spate: există, chiar dacă nu le-am vedea printr-o cutie reală.
Cubul ABCDEFGH: E este deasupra lui A, F deasupra lui B, G deasupra lui C și H deasupra lui D. Liniile punctate sunt muchii ascunse. Este o perspectivă: lungimile și unghiurile nu se măsoară pe ecran. Mov: suprafața ABFE, delimitată de patru muchii.
🧮 De ținut minte
vârf = colț
muchie = segment de pe contur
față = suprafață pătrată
✏️Exemplu rezolvat, cu alte date
Suprafața ABCD este baza de jos. Ce fel de element al cubului este?
Cubul ABCDEFGH: E este deasupra lui A, F deasupra lui B, G deasupra lui C și H deasupra lui D. Liniile punctate sunt muchii ascunse. Este o perspectivă: lungimile și unghiurile nu se măsoară pe ecran. Am ales ABCD și EFGH ca baze opuse; celelalte fețe sunt laterale.
1Nu avem un punct și nici un singur segment.
2Avem o suprafață mărginită de patru muchii.
3Suprafața este o față a cubului.
⚠️ Greșeală frecventă
Greșit: Cubul este un pătrat.
De ce: Pătratul este o figură plană. Cubul este un corp cu fețe pătrate.
📖Deschide toată lecțiaÎnchide lecția completăTeorie, exemple și exerciții rezolvate · pentru recapitulare⌄
Toată lecția pe o pagină
Cubul de la zero · desene, arii, volum și diagonale: teorie, exemple și exerciții rezolvate
Pornim de la un zar și învățăm să citim desenul unui cub. Lucrezi câte o idee, vezi un exemplu cu alte date, apoi exersezi.
Colț, muchie sau față?
Un zar obișnuit are forma unui cub. Cubul este un corp, nu doar un pătrat desenat: are lungime, lățime și înălțime. Toate suprafețele care îl mărginesc sunt pătrate egale.
Un colț se numește vârf. Un segment de pe contur, între două vârfuri vecine, se numește muchie. O suprafață pătrată se numește față. În desen, muchiile punctate sunt în spate: există, chiar dacă nu le-am vedea printr-o cutie reală.
vârf = colț
muchie = segment de pe contur
față = suprafață pătrată
Exemplu rezolvat, cu alte date
Suprafața ABCD este baza de jos. Ce fel de element al cubului este?
Nu avem un punct și nici un singur segment.
Avem o suprafață mărginită de patru muchii.
Suprafața este o față a cubului.
Greșeală frecventă:Cubul este un pătrat.Pătratul este o figură plană. Cubul este un corp cu fețe pătrate.
Numărăm și ce nu se vede
Jos sunt patru vârfuri A, B, C, D; sus sunt E, F, G, H. E se află deasupra lui A, F deasupra lui B, G deasupra lui C și H deasupra lui D. Literele sunt nume de puncte, nu numere.
Numărăm 4 + 4 = 8 vârfuri. Muchiile sunt grupate în 4 jos, 4 sus și 4 între baze: 12. Fețele sunt 2 baze opuse și 4 fețe laterale: 6. Nu numărăm doar cele trei fețe vizibile în perspectivă.
8 vârfuri
12 muchii
6 fețe
Exemplu rezolvat, cu alte date
Cubul a fost rotit și acum vedem doar trei fețe. Câte fețe are corpul întreg?
Rotirea nu schimbă corpul.
Există două baze și patru fețe laterale.
În total sunt 6 fețe, chiar dacă unele sunt ascunse.
Greșeală frecventă:Număr numai muchiile continue.Și muchiile punctate aparțin corpului. Punctarea arată doar perspectiva.
Citim numele și poziția muchiilor
AB numește segmentul dintre A și B. ABFE numește fața din față, parcurgând colțurile ei în ordine. Două litere pot numi și o diagonală: nu orice segment dintre vârfuri este muchie.
Pe o față pătrată, laturile opuse sunt paralele: nu se întâlnesc, oricât le-am prelungi. Laturile vecine formează 90°, deci sunt perpendiculare. Semnul ∥ înseamnă paralel; ⊥ înseamnă perpendicular. În perspectivă unghiul de 90° poate părea oblic.
AB ∥ EF
AB ⊥ BF
Exemplu rezolvat, cu alte date
Pe fața BCGF, ce muchie este paralelă cu BC?
BCGF este o față pătrată.
Latura opusă lui BC este FG.
BC ∥ FG. BG este diagonală, nu latură a feței.
Greșeală frecventă:AB și AC sunt amândouă muchii.AC unește colțuri opuse ale bazei: este diagonală, nu muchie.
Scheletul cubului: adunăm cele 12 muchii
Notăm cu a lungimea unei muchii. Litera a nu este o muchie în plus: este numărul de centimetri al oricărei muchii. Toate cele 12 muchii ale cubului au aceeași lungime.
Pentru un schelet din sârmă adunăm 12 lungimi egale: 12 · a. Numărul 6 ar număra fețele, iar 8 ar număra vârfurile. L înseamnă lungimea totală a muchiilor, nu o arie.
L = 12 · a
Exemplu rezolvat, cu alte date
Construim scheletul unui cub din sârmă. Fiecare muchie are 8 cm. Câți centimetri de sârmă sunt necesari pentru toate muchiile, fără pierderi?
L = 12 · a
Toate muchiile au lungimea a. Ce formulă adună cele 12 muchii?
L = 12 · a. L este lungimea totală a muchiilor. Folosim 12 segmente egale, nu numărul fețelor sau al vârfurilor.
Înlocuim a cu 8: L = 12 · 8. Cât obținem?
L = 96 cm. L = 96 cm. Lungimile se exprimă în cm, nu cm2.
Greșeală frecventă:L = 6 · a.Cubul are șase fețe, dar douăsprezece muchii. Sârma urmează muchiile.
Aria unei fețe: câte pătrățele acoperă un pătrat?
Aria măsoară suprafața, ca atunci când acoperim o față cu autocolant. Un pătrățel cu latura de 1 cm are aria 1 cm2; citim «un centimetru pătrat».
O față a cubului este un pătrat de latură a. Aria ei este a · a = a2. De exemplu, la o latură de 8 cm, avem 8 rânduri a câte 8 pătrățele. Nu adunăm laturile: aceea ar fi lungimea conturului, numită perimetru.
Aria unei fețe = a2 = a · a
Exemplu rezolvat, cu alte date
Cubul are muchia a = 8 cm. Calculează aria unei singure fețe.
Aria unei fețe = a2 = a · a
O față este un pătrat de latură 8 cm. Cât este aria ei: 8 · 8?
Aria unei fețe = 64 cm2. Înmulțim latura cu ea însăși: 8 · 8 = 64. Nu calculăm perimetrul.
Greșeală frecventă:Aria unei fețe este 4 · a.4 · a este perimetrul pătratului; aria este a · a și se exprimă în cm2.
Aria laterală: învelim doar pereții
Alegem ABCD ca baza de jos și EFGH ca baza de sus. Celelalte patru fețe sunt laterale: ABFE, BCGF, CDHG și DAEH. Imaginează-ți o bandă care învelește cutia pe lateral, fără fund și fără capac.
Fiecare față laterală are aria a2. Patru asemenea fețe dau Al = 4 · a2. Al se citește «aria laterală». Întâi calculăm a2, apoi înmulțim cu 4; nu ridicăm tot produsul 4a la pătrat.
Al = 4 · a2
Exemplu rezolvat, cu alte date
Cubul are muchia a = 8 cm. Calculăm doar cele patru fețe laterale, fără cele două baze. Cât este aria laterală?
Aria unei fețe = 64 cm2. Înmulțim latura cu ea însăși: 8 · 8 = 64. Nu calculăm perimetrul.
4 fețe. Lateralele sunt cele patru suprafețe din jurul bazelor.
Greșeală frecventă:Aria laterală are șase fețe.Cele două baze nu intră în aria laterală. Rămân patru fețe.
Aria totală: acoperim și fundul, și capacul
Aria totală înseamnă suprafața tuturor fețelor cubului: cele patru laterale și cele două baze. At se citește «aria totală». În desen colorăm fețele vizibile, dar în calcul le includem și pe cele ascunse.
Toate cele șase fețe sunt pătrate egale, deci At = 6 · a2. Putem verifica și altfel: aria laterală + două arii de bază = 4a2 + 2a2 = 6a2. Vorbim despre suprafață, nu despre ce încape în interior.
At = 6 · a2
At = Al + 2 · aria bazei
Exemplu rezolvat, cu alte date
Cubul are muchia a = 8 cm. Calculăm suprafața tuturor celor șase fețe, inclusiv cele ascunse. Cât este aria totală?
Aria unei fețe = 64 cm2. Înmulțim latura cu ea însăși: 8 · 8 = 64. Nu calculăm perimetrul.
6 fețe. Aria totală cuprinde toate cele șase fețe.
Aria totală = 384 cm2. Aria totală = 6 · 64 = 384 cm2.
Greșeală frecventă:Aria totală = 6 · a.Trebuie înmulțită aria unei fețe, a2, nu doar lungimea unei muchii.
Desfășurarea și cutia fără capac
Putem tăia unele muchii și desface cubul pe masă. Obținem o desfășurare formată din șase pătrate egale, lipite pe laturi. Forma de cruce de mai jos este validă: la pliere fețele nu se suprapun. Nu orice aranjament de șase pătrate se închide într-un cub.
O cutie cubică fără capac păstrează fundul și cei patru pereți: cinci pătrate, deci 5 · a2. Aceasta nu este nici aria laterală (4 fețe), nici aria totală a cubului închis (6 fețe). Ignorăm grosimea cartonului, clapetele și pierderile, numai dacă enunțul spune asta.
cub închis: 6 pătrate
fără capac: 5 · a2
Exemplu rezolvat, cu alte date
Cubul are muchia a = 8 cm. Cutia nu are capac. Cât carton acoperă fundul și cele patru fețe laterale, fără pierderi și fără îmbinări?
Aria unei fețe = 64 cm2. Înmulțim latura cu ea însăși: 8 · 8 = 64. Nu calculăm perimetrul.
5 fețe. Un cub închis are șase fețe. Fără capac rămân cinci, nu doar cele patru laterale.
Greșeală frecventă:O cutie fără capac are numai patru fețe.Patru sunt pereții; trebuie adăugat și fundul cutiei.
Volumul: numărăm cubulețele din interior
Volumul măsoară spațiul ocupat sau cât încape în cutie. Un cubuleț cu muchia de 1 cm are volumul 1 cm3; citim «un centimetru cub». Unitatea cm2 acoperă o suprafață; cm3 umple un spațiu.
Dacă muchia este a centimetri întregi, într-un strat sunt a · a cubulețe și avem a straturi. În total: a · a · a = a3. V înseamnă volum. Pe desen vedem grila de pe fețe, dar numărăm și cubulețele ascunse în interior.
V = a3 = a · a · a
Exemplu rezolvat, cu alte date
Cubul are muchia 5 cm. Îl umplem cu cubulețe de muchie 1 cm, fără goluri. Calculează volumul cubului.
V = a3 = a · a · a
Într-un strat avem 5 rânduri a câte 5 cubulețe. Câte cubulețe sunt în strat?
Cubulețe într-un strat = 25. 5 · 5 = 25. Acesta este doar un strat, nu întregul cub.
Avem 5 straturi, fiecare cu 25 cubulețe. Câte cubulețe de 1 cm3 sunt în total?
V = 125 cm3. 25 · 5 = 125. Volumul numără cubulețele din interior.
Greșeală frecventă:V = 6 · a2.6 · a2 măsoară învelișul cubului. Volumul măsoară interiorul și este a3.
Diagonala unei fețe: întâi un pătrat
AC unește colțuri opuse ale feței ABCD. Nu este muchie: taie pătratul în două triunghiuri. În triunghiul ABC, AB și BC sunt catete egale, iar AC este ipotenuza, latura opusă unghiului de 90° din B.
Pitagora spune că pătratul ipotenuzei este suma pătratelor catetelor: AC2 = AB2 + BC2 = a2 + a2 = 2a2. Luăm rădăcina pătrată pozitivă: AC = a√2. Notația a√2 înseamnă a · √2, nu a + √2. Dacă radicalii nu sunt încă familiari, poți exersa întâi lecțiile lor de bază.
AC2 = a2 + a2 = 2a2
AC = a√2
Exemplu rezolvat, cu alte date
Cubul are muchia 8 cm. Află diagonala AC a feței ABCD. Dă rezultatul exact, cu radical.
AC2 = AB2 + BC2. AB și BC sunt catetele, iar AC este ipotenuza. Folosim teorema lui Pitagora.
AB2 = BC2 = 64 cm2. AB2 = 8 · 8 = 64 cm2. BC are aceeași lungime, deci și BC2 = 64 cm2.
AC2 = 128 cm2. Înlocuim în Pitagora: AC2 = AB2 + BC2 = 64 + 64 = 128 cm2. Încă nu avem lungimea AC.
AC = 8√2 cm. √64 = 8, deci AC = 8√2 cm. Păstrăm √2; nu îl înlocuim cu 2.
Greșeală frecventă:Diagonala feței este 2a.2a ar fi suma a două muchii. Diagonala este ipotenuză și se află cu Pitagora.
Diagonala cubului: încă un triunghi dreptunghic
AG unește două vârfuri opuse și trece prin interiorul cubului, nu pe o singură față. O numim diagonală a cubului. Nu o confundăm cu AC, diagonala bazei. Segmentul CG este perpendicular pe baza ABCD, deci formează 90° și cu AC din acea bază.
În triunghiul ACG, drept în C, catetele sunt AC și CG, iar ipotenuza este AG. Știm deja AC2 = 2a2 și CG2 = a2. Atunci AG2 = 2a2 + a2 = 3a2, deci AG = a√3. Folosim pătratele exacte, fără să aproximăm √2 la un număr zecimal.
AG2 = AC2 + CG2 = 3a2
AG = a√3
Exemplu rezolvat, cu alte date
Cubul are muchia 8 cm. Află diagonala AG care trece prin interior. Dă rezultatul exact, cu radical.
AG2 = AC2 + CG2. AG este ipotenuza. Pentru pătratul ipotenuzei adunăm pătratele catetelor, AC2 și CG2. Nu adunăm lungimile și nu le înmulțim.
AC2 = 128 cm2. AC2 = 82 + 82 = 64 + 64 = 128 cm2. Păstrăm acest rezultat pentru triunghiul ACG; nu trebuie să aproximăm radicalul.
AG = 8√3 cm. AG = √192 = √64 · 3 = √64 · √3 = 8√3 cm. Luăm lungimea pozitivă. Este mai mare decât diagonala feței, 8√2 cm.
Greșeală frecventă:AG = a√2.a√2 este diagonala unei fețe; diagonala care traversează interiorul este a√3.
Mergem invers: aflăm muchia, apoi rezolvăm cerința
Dacă avem aria totală, împărțim la 6 ca să aflăm a2. Dacă avem aria laterală, împărțim la 4. Apoi căutăm lungimea pozitivă a muchiei: de exemplu, din a2 = 64 obținem a = 8 cm, fiindcă 8 · 8 = 64. O lungime nu poate fi negativă.
Dacă știm volumul, căutăm numărul care, înmulțit de trei ori cu el însuși, dă acel volum: pentru 512 cm3, 8 · 8 · 8 = 512. Nu împărțim volumul la 3. După ce aflăm muchia, citim din nou cerința: uneori mai avem de calculat volumul, aria sau lungimea sârmei.
din At: a2 = At : 6
din Al: a2 = Al : 4
Exemplu rezolvat, cu alte date
Aria totală este 384 cm2. Află muchia și volumul cubului.
a2 = 64 cm2. O singură față are 64 cm2.
a = 8 cm. 8 · 8 = 64; alegem lungimea pozitivă.
V = 512 cm3. Mai întâi 8 · 8 = 64, apoi 64 · 8 = 512.
Greșeală frecventă:Muchia = volumul : 3.a3 înseamnă a · a · a, nu 3 · a. Căutăm un număr al cărui cub este volumul.
Exerciții rezolvate din lecție (36)
Încearcă singur fiecare exercițiu, apoi deschide rezolvarea ca să te verifici.
Exercițiul 1
Ce element al cubului este încercuit în colțul A?
Vezi rezolvarea
Cercul mic marchează colțul A.
Un colț al corpului se numește vârf.
A este un vârf, nu întreaga suprafață.
Răspuns: Un vârf
Exercițiul 2
Segmentul AB este portocaliu. Ce element al cubului reprezintă?
Vezi rezolvarea
AB unește două vârfuri vecine de pe contur.
Segmentul se află la întâlnirea a două fețe.
AB este o muchie.
Răspuns: O muchie
Exercițiul 3
Ce reprezintă suprafața mov ABFE?
Vezi rezolvarea
ABFE numește patru vârfuri, parcurse în jurul aceleiași suprafețe.
Această suprafață este un pătrat, chiar dacă perspectiva o deformează.
Este o față a cubului.
Răspuns: O față pătrată
Exercițiul 4
Câte vârfuri are cubul, inclusiv cele ascunse în desen?
Vezi rezolvarea
4 jos + 4 sus. ABCD are patru vârfuri; EFGH mai are patru. Nu apar colțuri noi la intersecțiile aparente din desen.
Vârfuri = 8. 4 + 4 = 8.
Răspuns: Vârfuri = 8
Exercițiul 5
Câte muchii are cubul, inclusiv cele ascunse în desen?
Vezi rezolvarea
4 jos + 4 sus + 4 verticale. Fiecare bază pătrată are patru muchii, iar patru muchii unesc bazele.
Muchii = 12. 4 + 4 + 4 = 12, inclusiv cele ascunse.
Răspuns: Muchii = 12
Exercițiul 6
Câte fețe are cubul, inclusiv cele ascunse în desen?