Можно ли из тетраэдра сделать куб доклад

Обновлено: 25.06.2024

Авторы работы: ученицы 10 класса Катина Илона и Дородько Ольга Руководитель: учитель математики Дородько Е. Н. Калининградская область Гурьевский муниципальный. — презентация

Авторы работы: ученицы 10 класса Катина Илона и Дородько Ольга Руководитель: учитель математики Дородько Е. Н. Калининградская область Гурьевский муниципальный район Муниципальное общеобразовательное учреждение Петровская средняя общеобразовательная школа

3 Цель исследования: Можно ли из развертки тетраэдра сделать многогранник с большим объемом? Задачи исследования: 1. Познакомиться с объектом исследования по научным источникам, Интернет-ресурсам; 2. Провести практическую часть исследования; 3. Проанализировать полученные результаты; 4. Сформулировать направления полезного использования полученных результатов.

5 Многогранник – геометрическое тело, ограниченное со всех сторон плоскими многоугольниками, называемыми гранями. Стороны граней называются ребрами многогранника, а концы ребер вершинами многогранника. Многогранники бывают выпуклыми и невыпуклыми. Выпуклый многогранник называется правильным, если все его грани одинаковые правильные многоугольники и все многогранные углы при вершинах равны. Существует 5 видов правильных многогранников: 1. тетраэдр, 2. куб, 3. октаэдр, 4. додекаэдр, 5. икосаэдр.

6 Тетраэдром называется треугольная пирамида, т.е. в основании пирамиды лежит треугольник. Отрезки, соединяющие вершину тетраэдра с вершинами основания, называются боковыми ребрами. Высотой называется перпендикуляр, опущенный из вершины тетраэдра на плоскость основания. Все четыре грани тетраэдра – равносторонние треугольники, шесть ребер и четыре вершины.

7 ТЕТРА-ПАКПУРЕ-ПАКТЕТРА-БРИК Производство молока и соков переживает сегодня в России настоящий бум. В этой связи стоит отметить, что большая доля произведенного объема этих продуктов упаковывается в картонную тару. По данным Tetra Pak, на этот вид тары в России приходится 85 % розлива соков.

15 Любая упаковка должна оказывать минимальное воздействие на окружающую среду; Разработка упаковки должна соответствовать требованиям уменьшения объема, повторного использования и переработки; Необходимо проводить специальную образовательную программу ознакомления всех граждан с функциями и влиянием упаковки на окружающую среду; Экологические нормативы должны применяться ко всей упаковке, включая импортную.

Увеличение объёма выпуклых многогранников‍

Пом­ните, как выгля­дел пакет молока в совет­ское время? Уди­ви­тельно, что вся страна покупала эти пакеты почти каж­дый день
на про­тяже­нии более 20 лет, но мало кто сей­час пом­нит точно, что на них было нари­со­вано…

Но все конечно пом­нят, что пакет молока был в виде тет­раэдра (пра­виль­ной тре­уголь­ной пирамиды).
Изоб­рела пакеты в виде тет­раэдра фирма Тетра Пак ‍(Tetra Pak)
в 40-х годах XX века, откуда и полу­чила своё назва­ние. В те годы эта фирма сде­лала два важ­ных ново­вве­де­ния.
Во-пер­вых, жид­кие про­дукты начали нали­вать в кар­тон. Во-вто­рых, изго­тов­ле­ние тет­раэд­раль­ных паке­тов было настолько про­стым,
что его можно было осуществ­лять прямо на моло­ко­за­во­дах.

Вот так выгля­дел наи­бо­лее рас­про­стра­нён­ный пакет молока в Совет­ском Cоюзе: крас­ные и синие тре­уголь­ники;
в форме тет­раэдра (конечно, с небольшими искаже­ни­ями).

Можно ли из куска кар­тона, из кото­рого сде­лан этот молоч­ный пакет, сде­лать пакет с бóльшим объёмом, чем сам тет­раэдр?

Матема­ти­че­ски задача форму­ли­ру­ется так: можно ли из раз­вёртки тет­раэдра сде­лать многогран­ник с бóльшим объёмом?

А. Д. Алек­сан­дров 1912—1999

Алек­сандр Дани­ло­вич Алек­сан­дров — рос­сийский матема­тик, иссле­до­вавший обшир­ный круг вопро­сов, вклю­чая геомет­рию выпук­лых тел,
тео­рию меры, тео­рию диффе­ренци­аль­ных урав­не­ний в част­ных про­из­вод­ных и матема­ти­че­ские осно­ва­ния тео­рии отно­си­тель­но­сти.

По тео­реме А. Д. Алек­сан­дрова, выпук­лый многогран­ник с той же раз­вёрт­кой, но бóльшим объёмом сде­лать нельзя.
Но, может быть, можно сде­лать невыпук­лый с бóльшим объёмом?

Уди­ви­тельно, но ока­зы­ва­ется что можно!

Давайте про­сле­дим за кон­струкцией, пред­ложен­ной Дэви­дом Бли­ке­ром в 1996 году. Раз­ве­дём грани и на каж­дой доба­вим допол­ни­тель­ные
вершины и рёбра. Возьмём цен­траль­ный пра­виль­ный тре­уголь­ник, опре­де­лён­ный соот­ноше­нием, что его сто­рона в два раза больше
рас­сто­я­ния от его вершины до сто­роны грани. Про­ве­дём допол­ни­тель­ные рёбра.

Те же постро­е­ния сде­лаем на каж­дой грани. Изогнём каж­дую грань сле­дующим обра­зом: углы и сере­дины сто­рон в сто­рону цен­тра,
а цен­траль­ный тре­уголь­ни­чек — от цен­тра. Все грани изогнуты оди­на­ково, и их можно скле­ить в многогран­ник. Неко­то­рые новые
грани лежат в одной плос­ко­сти, и рёбра между ними исче­зают.

Под­счи­таем объём полу­чившегося многогран­ника. Для этого разо­бьём его на части. Полу­чен­ный многогран­ник состоит из четырёх
оди­на­ко­вых шести­уголь­ных пирами­док и фигуры, кото­рая явля­ется усе­чён­ным тет­раэд­ром. Чтобы проще посчи­тать объём, доба­вим
усе­чён­ные у тет­раэдра углы — маленькие тет­раэдры, а от полу­чившегося зна­че­ния объёма отнимем объём добав­лен­ных кусоч­ков.

Ока­зы­ва­ется, что объём полу­чен­ного таким спо­со­бом многогран­ника больше чем на 37,7% пре­вос­хо­дит объём изна­чаль­ного тет­раэдра,
имеющего ту же раз­вёртку! Т.е. из куска кар­тона, из кото­рого дела­лись тет­ра­драль­ные пакеты, можно делать пакеты,
кото­рые вме­сти­тель­нее более чем на треть!

Уди­ви­тельно, но тет­раэдр не явля­ется исклю­че­нием. Ока­зы­ва­ется, что из раз­вёртки любого выпук­лого многогран­ника с тре­уголь­ными
гра­нями можно сде­лать невыпук­лый многогран­ник с бóльшим объёмом. Эту тео­рему дока­зал в 1996 году Д. Бли­кер и при­вёл
алго­ритм, как это делать.

В своей ста­тье, кроме многогран­ни­ков с тре­уголь­ными гра­нями, Д. Бли­кер рас­смот­рел два пра­виль­ных многогран­ника, не попа­дающие
в этот класс — куб и доде­каэдр. Из их раз­вёр­ток также можно сложить невыпук­лые многогран­ники с бóльшим объёмом,
чем у изна­чаль­ных выпук­лых. В 2005 году, когда созда­вался фильм, матема­тики верили, что верна

Гипо­теза

Из раз­вёртки любого выпук­лого многогран­ника все­гда можно сложить невыпук­лый многогран­ник с бóльшим объёмом.

Нерешён­ные задачи

Дока­зать (или опро­верг­нуть) гипо­тезу.

Насколько большим может быть объём невыпук­лого многогран­ника, сложен­ного из раз­вёртки тет­раэдра?
Другого дан­ного выпук­лого многогран­ника?

Летом 2006 года, двумя матема­ти­ками — аспи­ран­том МГУ Гурием Сама­ри­ным и Иго­рем Паком из MIT — неза­ви­симо
друг от друга было дока­зано, что гипо­теза верна. Усло­вие тре­уголь­но­сти гра­ней было лишь тех­ни­че­ским момен­том,
поз­во­лившем Бли­керу дока­зать свою тео­рему, но в задаче оно не по суще­ству — тео­рема верна и без этого усло­вия.

Лите­ра­тура

Bleecker, David D. Volume increasing isometric deformations of convex polyhedra // Journal Differential Geometry. — 1996. — V. 43. — P. 505—526.

Pak I. Inflating polyhedral surfaces.

Статья. Математические этюды. 18. Увеличение объёма

hello_html_m6150f105.jpg
hello_html_m6150f105.jpg

Увеличение объема многогранников

Тот самый пакет молока

Помните, как выглядел пакет молока в советское время? Удивительно, что вся страна покупала эти пакеты почти каждый день на протяжении более 20 лет, но мало кто сейчас помнит точно, что на них было нарисовано…

Но все, конечно, помнят, что пакет молока был в виде тетраэдра (правильной треугольной пирамиды). Изобрела пакеты в виде тетраэдра фирма ТетраПак (TetraPak) в 40-х годах XX века, откуда и берет свое название. В те годы эта фирма сделала два важных нововведения. Во-первых, жидкие продукты начали наливать в картон. Во-вторых, изготовление тетраэдральных пакетов было настолько простым, что его можно было поместить прямо на молокозаводах.

Вот так выглядел наиболее распространенный пакет молока в Советском Союзе. Красные и синие треугольники, имел форму тетраэдра (конечно, с небольшими искажениями).

Можно ли из куска картона, из которого сделан этот молочный пакет, сделать пакет с большим объемом, чем сам тетраэдр?

Математически задача формулируется так: можно ли из развертки тетраэдра сделать многогранник с большим объемом?

По теореме А.Д. Александрова выпуклый многогранник с той же разверткой, но большим объемом сделать нельзя. Но может быть можно сделать невыпуклый с большим объемом?

Удивительно, но оказывается что можно!

Давайте проследим за конструкцией, предложенной Дэвидом Бликером в 1996 году. Разведем грани и на каждой добавим дополнительные вершины и ребра. Возьмем центральный правильный треугольник, определенный соотношением, что его сторона в два раза больше расстояния от его вершины до стороны грани. Проведем дополнительные ребра.

Те же построения сделаем на каждой грани. Изогнем каждую грань следующим образом — углы и середины сторон в сторону центра, а центральный треугольничек — от центра. Все грани изогнуты одинаково, и их можно склеить в многогранник. Некоторые новые грани лежат в одной плоскости и ребра между ними исчезают.

Подсчитаем объем получившегося многогранника. Для этого разобьем его на части. Полученный многогранник состоит из 4 одинаковых шестиугольных пирамидок и фигуры, которая является усеченным тетраэдром. Чтобы проще посчитать объем, добавим усеченные у тетраэдра углы — маленькие тетраэдры, а от получившегося значения объема отнимем объем добавленных кусочков.

Оказывается, что объем полученного таким способом многогранника больше чем на 37.7 процентов превосходит объем изначального тетраэдра, имеющего ту же развертку! Т.е. из куска картона, из которого делались тетраэдральные пакеты, можно делать пакеты которые вместительнее более чем на треть!

Удивительно, но тетраэдр не является исключением. Оказывается, что из развертки любого выпуклого многогранника с треугольными гранями можно сделать невыпуклый многогранник с бóльшим объемом. Эту теорему доказал в 1996 году Д. Бликер и привел алгоритм, как это делать.

В своей статье, кроме многогранников с треугольными гранями, Д. Бликер рассмотрел два правильных многогранника, не попадающие в этот класс — куб и додекаэдр. Из их разверток также можно сложить невыпуклые многогранники с большим объемом, чем у изначальных выпуклых.

Пом­ните, как выгля­дел пакет молока в совет­ское время? Уди­ви­тельно, что вся страна покупала эти пакеты почти каж­дый день на про­тяже­нии более 20 лет, но мало кто сей­час пом­нит точно, что на них было нари­со­вано.

Но все конечно пом­нят, что пакет молока был в виде тет­раэдра (пра­виль­ной тре­уголь­ной пирамиды). Изоб­рела пакеты в виде тет­раэдра фирма Тетра Пак ⁠ ⁠ (Tetra Pak) в 40-х годах XX века, откуда и полу­чила своё назва­ние. В те годы эта фирма сде­лала два важ­ных ново­вве­де­ния. Во-пер­вых, жид­кие про­дукты начали нали­вать в кар­тон. Во-вто­рых, изго­тов­ле­ние тет­раэд­раль­ных паке­тов было настолько про­стым, что его можно было осуществ­лять прямо на моло­ко­за­во­дах.

Пакет молока

Постановка задачи

Постановка задачи

Вот так выгля­дел наи­бо­лее рас­про­стра­нён­ный пакет молока в Совет­ском Cоюзе: крас­ные и синие тре­уголь­ники; в форме тет­раэдра (конечно, с небольшими искаже­ни­ями).

Можно ли из куска кар­тона, из кото­рого сде­лан этот молоч­ный пакет, сде­лать пакет с бóльшим объёмом, чем сам тет­раэдр?

Матема­ти­че­ски задача форму­ли­ру­ется так: можно ли из раз­вёртки тет­раэдра сде­лать многогран­ник с бóльшим объёмом?

А. Д. Алек­сан­дров 1912—1999

Алек­сандр Дани­ло­вич Алек­сан­дров — рос­сийский матема­тик, иссле­до­вавший обшир­ный круг вопро­сов, вклю­чая геомет­рию выпук­лых тел, тео­рию меры, тео­рию диффе­ренци­аль­ных урав­не­ний в част­ных про­из­вод­ных и матема­ти­че­ские осно­ва­ния тео­рии отно­си­тель­но­сти.

По тео­реме А. Д. Алек­сан­дрова, выпук­лый многогран­ник с той же раз­вёрт­кой, но бóльшим объёмом сде­лать нельзя. Но, может быть, можно сде­лать невыпук­лый с бóльшим объёмом?

Уди­ви­тельно, но ока­зы­ва­ется что можно!

Давайте про­сле­дим за кон­струкцией, пред­ложен­ной Дэви­дом Бли­ке­ром в 1996 году. Раз­ве­дём грани и на каж­дой доба­вим допол­ни­тель­ные вершины и рёбра. Возьмём цен­траль­ный пра­виль­ный тре­уголь­ник, опре­де­лён­ный соот­ноше­нием, что его сто­рона в два раза больше рас­сто­я­ния от его вершины до сто­роны грани. Про­ве­дём допол­ни­тель­ные рёбра.

Можно ли правильный тетраэдр разрезать плоскостями на части так, чтобы из них можно было сложить куб? часть плоскость куб тетраэдр

Куда ты скрылась, Русь Святая?Народ, усталый от грехов,Зовет с рыданьем Николая,Чтоб чувствовать его любовь.Наш чудотворец справедливый,Приди и в души посмотри.Ведь без тебя так сиротливо. И с каждым ты поговори.В стране, где царствует мамона,Где позабыли благодать,Где даже колоколен звонаГлухим вблизи не услыхать,Где Бога поминают всуе,Без благодарных чистых слёз,А души грешников тоскуют,Страдают, бедные, всерьез.О, Николай Святой УгодникПридет в Россию, чтоб народВ великий день его, сегодняПознал бы, для чего живет.Суровой зимнею пороюПусть чудо в нас произойдёт.И чудотворною рукоюЛюдей закроет от невзгод.У каждого души коснется,И мудрым взглядом подбодрит.И сердце радостно так бьётся!И о грехах душа скорбит.

Если два многогранника равносоставлены, то их инварианты Дена равны.

В самом деле, инвариант Дена каждого из многогранников равен сумме инвариантов его частей.

Однако инвариант Дена для куба равен нулю (так как f(\pi/2)=0), тогда как инвариант Дена для правильного тетраэдра отличен от нуля (так как f(\alpha)\ne0).

Это и завершает доказательство теоремы Дена.

Интересно, что на плоскости ничего подобного быть не может. Для плоских фигур справедлива теорема Бойяи — Гервина, которая утверждает, что два многоугольника, имеющие равные площади, равносоставлены.

Забавные сны фабрики грез Hollywood (Запад-Фильм) и Болливуд (Восток-Кино). Камо гредяши, Восток? Куда прешь, Запад? Стихия фильма состоит из слов и из образов (изображения и звуки)

Нет .Потому что при любом сечении из правильного угла основания треугольника ,составляющего 120 градусов нельзя получить угол равный 90 градусов .

Так как в каждый правильный многогранник можно вписать шар и его же вписать в шар значит -да.

Думаю,что да!Можно!Но это ответ навскидку!Хотелось бы самому это проверить в натуре.

По идее 3 взаимно перпендикулярных плоскости, имеющие общую точку в центре тетраэдра.

и как это может пригодиться? ))) Если тока хлеб в магазине попросить так разрезать))))

Скорее всего можно, одно время я увлекалась чтением литературы на эти темы

Вы можете изучить и скачать доклад-презентацию на тему Тетраэдр. Презентация на заданную тему содержит 20 слайдов. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас - поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций в закладки!

500
500
500
500
500
500
500
500
500
500
500
500
500
500
500
500
500
500
500
500

Построение тетраэдра Изображают обычно тетраэдр как четырехугольник с диагоналями, одну из которых (соответствующую невидимому ребру) изображают пунктирно.

Тетраэдр DАВС – тетраэдр А, В, С, D – вершины АВС – основание АD, ВD, СD, АС, АВ, ВС– ребра DH – высота тетраэдра

Определения медианы, бимедианы(средние линии) и высоты тетраэдра Отрезок, соединяющий вершину тетраэдра с точкой пересечения медиан противоположной грани, называется его медианой, опущенной из данной вершины. Отрезок, соединяющий середины скрещивающихся рёбер тетраэдра, называется его бимедианой, соединяющей данные рёбра. Отрезок, соединяющий вершину с точкой противоположной грани и перпендикулярный этой грани, называется его высотой, опущенной из данной вершины.

Высота тетраэдра Высота тетраэдра — равна корню квадратному из двух третих, помноженному на длину ребра тетраэдра

Типы тетраэдров Равногранный тетраэдр – это тетраэдр, у которого все грани – равные между собой треугольники. Ортоцентрический тетраэдр – это тетраэдр, у которого все высоты, опущенные из вершин на противоположные грани, пересекаются в одной точке. Прямоугольный тетраэдр – это тетраэдр, у которого все ребра, прилежащие к одной из вершин, перпендикулярны между собой. Правильный тетраэдр – это тетраэдр, у которого все грани — равносторонние треугольники. Соразмерный тетраэдр, бивысоты которого равны. Инцентрический тетраэдр –это тетраэдр, у которого отрезки, соединяющие вершины тетраэдра с центрами окружностей, вписанных в противоположные грани, пересекаются в одной точке.

Правильный тетраэдр Тетраэдр, все четыре грани которого — равные правильные треугольники, называется правильным тетраэдром . Правильный тетраэдр — это частный случай правильной треугольной пирамиды.

Все четыре грани правильного тетраэдра – правильные треугольники. Если длину ребра правильного тетраэдра обозначить a, то можно вычислить:

Прямоугольный тетраэдр Тетраэдр , у которого в одной вершине сходятся три прямых угла называют прямоугольным. Такой тетраэдр можно получить, разрезав куб.

Свойство тетраэдра Каждая его вершина является вершиной трех треугольников. А значит, сумма плоских углов при каждой вершине будет равна 180º. В правильный тетраэдр можно вписать октаэдр. Правильный тетраэдр можно вписать в икосаэдр, притом, четыре вершины тетраэдра будут совмещены с четырьмя вершинами икосаэдра. Правильный тетраэдр можно вписать в куб двумя способами, притом четыре вершины тетраэдра будут совмещены с четырьмя вершинами куба.

Тетраэдры в живой природе Некоторые плоды, находясь вчетвером на одной кисти, располагаются в вершинах тетраэдра, близкого к правильному. Такая конструкция обусловлена тем, что центры четырёх одинаковых шаров, касающихся друг друга, находятся в вершинах правильного тетраэдра. Поэтому похожие на шар плоды образуют подобное взаимное расположение. Например, таким образом могут располагаться грецкие орехи.

Тетраэдры в строительстве Тетраэдр образует жёсткую, статически определимую конструкцию. Тетраэдр, выполненный из стержней, часто используется в качестве основы для пространственных несущих конструкций пролётов зданий, перекрытий, балок, ферм, мостов и т. д. Стержни испытывают только продольные нагрузки.

Уголковый отражатель Уголковый отражатель — устройство в виде прямоугольного тетраэдра со взаимно перпендикулярными отражающими плоскостями. Излучение, попавшее в уголковый отражатель, отражается в строго обратном направлении. Используется:для точного измерения расстояний (для лазерной локации Луны, ИСЗ; топосъемке, строительстве); для возврата излучения точно назад (катафот, радиоэлектронная борьба).

Тетраэдры в микромире Молекула метана СН4 Молекула аммиака NH3 Алмаз C — тетраэдр с ребром равным 2,5220 ангстрем Флюорит CaF2, тетраэдр с ребром равным 3, 8626 ангстрем Сфалерит, ZnS, тетраэдр с ребром равным 3,823 ангстрем Комплексные ионы [BF4] -, [ZnCl4]2-, [Hg(CN)4]2-, [Zn(NH3)4]2+ Силикаты, в основе структур которых лежит кремнекислородный тетраэдр [SiO4]4-

Lipton tea & тетраэдр Чайная компания Lipton для разнообразия формы пакетиков для чая теперь выпускает их в виде тетраэдра

Читайте также: