أسطوانة نصف قطرها 3 وارتفاعها 5
r = 3, h = 5V = πr²h = π · 3² · 5 = π · 9 · 5 = 45π، نحو 141.37. ربّع نصف القطر قبل الضرب في الارتفاع؛ والعكس يعطي 225π، أي خمسة أمثال المطلوب.
ستة مجسّمات، ولكل منها قانونه مكتوباً قبل استخدامه.
آخر تحديث
دورة الرياضيات في Coddy تعلّمك الطريقة نفسها: تعمل كل خطوة على لوح تفاعلي، ويخبرك بالضبط أين انحرفت الخطوة.
المنشور - متوازي المستطيلات، الأسطوانة، وكل ما له المقطع نفسه من أسفله إلى أعلاه - حجمه مساحة القاعدة في الارتفاع. وهذه الفكرة الواحدة تغطي اثنين من مجسّمات هذه الصفحة الستة: فمتوازي المستطيلات طول × عرض × ارتفاع لأن مساحة قاعدته طول × عرض، والأسطوانة πr²h لأن قاعدتها دائرة مساحتها πr². وتعلّم النمط أفضل من حفظ القوانين منفصلة.
أما ما يضيق - المخروط والهرم - فيسع ثُلث المنشور الذي يحيط به بالضبط. القاعدة نفسها والارتفاع نفسه وثلث الحجم. وهذا المعامل 1/3 ليس اعتباطياً وهو أكثر ما يُنسى في هذا الموضوع: مخروط بحجم أسطوانة يسع ثلثها، وهو أسهل تذكّراً بعد أن تصبّ أحدهما في الآخر.
والكرة هي الشاذّة بـ 4/3πr³، والاحتفاظ بها دقيقة لسبب كل شيء آخر هنا: π أصمّ، فـ 36π جواب و113.1 تقريب له. تحفظ هذه الصفحة الرمز، وتذكر العدد العشري بجانبه، وتعطيك المساحة السطحية والراسم في كل موضع يكونان فيه دقيقين.
افعل ذلك قبل أن تلمس أي عدد. المكعّب s³، ومتوازي المستطيلات الطول×العرض×الارتفاع، والأسطوانة πr²h، والكرة 4/3πr³، والمخروط 1/3πr²h، والهرم المربّع القاعدة 1/3s²h.
حوّل كل شيء إلى الوحدة نفسها أولاً. هذه هي الخطوة التي تُتلف الأجوبة بصمت، لأن الحساب بعدها يبدو سليماً تماماً.
اكتب القانون وأعدادك داخله قبل أن تحسب شيئاً. وفي سؤال يُصحَّح، غالباً ما يستحق هذا السطر المعوَّض درجة بذاته.
في أسطوانة نصف قطرها 3 وارتفاعها 5: ربّع 3 أولاً لتحصل على 9، ثم 9 · 5 = 45، أي 45π. والضرب قبل التربيع يعطي عدداً مختلفاً وخاطئاً.
نصف قطر بالسنتيمتر يعطي حجماً بالسنتيمتر المكعّب. واترك π في موضعها إلا إذا طُلب عدد عشري.
كل قانون وما يعطيه في مثال صغير. لاحظ الـ 1/3 في المجسّمين الذين يضيقان.
| المجسّم | القانون | مثال | الحجم الدقيق | عشري |
|---|---|---|---|---|
| مكعّب | s³ | s = 4 | 64 | 64 |
| متوازي مستطيلات | الطول · العرض · الارتفاع | 2, 3, 4 | 24 | 24 |
| أسطوانة | πr²h | r = 3, h = 5 | 45π | 141.3717 |
| كرة | 4/3 πr³ | r = 3 | 36π | 113.0973 |
| مخروط | 1/3 πr²h | r = 3, h = 4 | 12π | 37.6991 |
| هرم قاعدته مربّعة | 1/3 s²h | s = 6, h = 4 | 48 | 48 |
| كرة | 4/3 πr³ | r = 2 | 32π/3 | 33.5103 |
| أسطوانة | πr²h | r = 1/2, h = 4 | π | 3.1416 |
r = 3, h = 5V = πr²h = π · 3² · 5 = π · 9 · 5 = 45π، نحو 141.37. ربّع نصف القطر قبل الضرب في الارتفاع؛ والعكس يعطي 225π، أي خمسة أمثال المطلوب.
r = 3V = 4/3 πr³ = 4/3 · π · 27 = 36π، نحو 113.1. ويتقاصر 27 مع 4/3 بأناقة هنا، ولهذا يستخدم كل كتاب نصف القطر 3 مثالاً. ومساحتها السطحية أيضاً 4πr² = 36π - مصادفة خاصة بـ r = 3.
r = 3, h = 4V = 1/3 πr²h = 1/3 · π · 9 · 4 = 12π، نحو 37.7. وقارنه بالأسطوانة ذات القاعدة والارتفاع نفسيهما التي تسع 36π: المخروط ثُلثها بالضبط. وراسمه √(3² + 4²) = 5، وهو ما لا يحتاجه الحجم وتحتاجه المساحة الجانبية.
s = 4V = s³ = 4³ = 64، ولا π في أي موضع. ومساحته السطحية 6s² = 96، لأن للمكعّب ستة وجوه مربّعة متطابقة. والجوابان عددان صحيحان، ولهذا هو المثال النافع لاختبار طريقتك.
r = 2V = 4/3 · π · 8 = 32π/3، نحو 33.51. والعدد 3 لا يقسم 32، فالجواب الدقيق يحفظ الكسر - وكتابة 33.5 تفقده، وفي أي سؤال يتابع بهذه القيمة يسافر الخطأ معها.
V = πr²h - مساحة القاعدة الدائرية في الارتفاع. ولنصف قطر 3 وارتفاع 5 يكون ذلك π · 9 · 5 = 45π، نحو 141.37. ربّع نصف القطر قبل الضرب في الارتفاع.
V = 4/3 πr³. فكرة نصف قطرها 3 تسع 4/3 · π · 27 = 36π، نحو 113.1. وهو القانون الوحيد هنا الذي لا يمكن قراءته كمساحة قاعدة في ارتفاع، فلا بدّ من حفظه.
لأن المخروط أو الهرم يسع ثُلث المنشور ذي القاعدة نفسها والارتفاع نفسه بالضبط. اصبب مخروطاً ممتلئاً في أسطوانة بالحجم نفسه فيملأ ثلثها - والمعامل حقيقة عن الضيق التدريجي لا حيلة.
بوحدة قياساتك مكعَّبة. فالسنتيمترات تعطي سنتيمترات مكعّبة والأمتار أمتاراً مكعّبة. ويجب تحويل كل القياسات إلى الوحدة نفسها قبل الحساب، وإلا فلا معنى للجواب.
اضرب الأبعاد الثلاثة: V = الطول · العرض · الارتفاع. وهذه مساحة قاعدة في ارتفاع كأي منشور، لأن مساحة قاعدة الصندوق طول · عرض. وصندوق 2 في 3 في 4 يسع 24 وحدة مكعّبة.
الحجم هو الحيّز الداخلي ويُقاس بوحدات مكعَّبة؛ والمساحة السطحية هي مجموع مساحة الخارج وتُقاس بوحدات مربّعة. وتعرض هذه الصفحة الاثنتين في كل موضع تكون فيه المساحة السطحية دقيقة - المكعّب ومتوازي المستطيلات والأسطوانة والكرة.
المسافة من القمة نازلاً على الجانب المائل إلى الحافة: √(r² + h²)، بنظرية فيثاغورس على نصف القطر والارتفاع. وهو أطول من الارتفاع، وهو ما يحتاجه قانون المساحة الجانبية، ولا دور له في الحجم.
لأن 45π دقيق و141.37 تقريب. وأسئلة الامتحان تطلب الجواب بدلالة π كثيراً لأنه يمكن التحقّق منه بلا آلة حاسبة، والتقريب المبكر في مسألة متعددة الخطوات يفقد الدقة التي تحتاجها الخطوات التالية.