Тела вращения и их сечения

Телом вращения называется тело, образованное в результате вращения какой-либо линии вокруг прямой.

Примеры тел вращения.

Шар − образован полукругом, вращающимся вокруг диаметра разреза.

Цилиндр − образован прямоугольником, вращающимся вокруг одной из сторон.

Конус − образован прямоугольным треугольником, вращающимся вокруг одного из катетов.

При пересечении тела вращения плоскостью получается плоская фигура, ограниченная в большинстве случаев кривой линией. В частных случаях фигурой сечения может быть прямоугольник (для цилиндра) и треугольник (для конуса).

Осевым сечением цилиндра называется сечение плоскостью, проходящей через ось цилиндра. Осевое сечение цилиндра – прямоугольник, две стороны которого – образующие цилиндра, а две другие стороны – диаметры оснований цилиндра.

Секущая плоскость, перпендикулярная оси цилиндра, пересекает его по кругу.

Если плоскость проходит через высоту конуса FO, то сечение конуса этой плоскостью называют осевым и оно представляет собой равнобедренный треугольник, основанием которого является диаметр основания конуса, а боковыми сторонами – образующие конуса.

Сечение поверхности цилиндра

Бывают следующие случаи сечения поверхности прямого кругового цилиндра плоскостью:

1) окружность, если секущая плоскость Р перпендикулярна оси цилиндра, причем она параллельна основанию цилиндра;

2) эллипс, если секущая плоскость Р не перпендикулярна и не параллельна оси цилиндра;

3) пара прямых, если секущая плоскость Q содержит ось цилиндра или параллельна ей.

Рис. 104. Возможные случаи сечения поверхности цилиндра плоскостью: а – окружность; б – эллипс; в – пара прямых

Сечение поверхности конуса

В общем случае круговая коническая поверхность включает в себя две совершенно одинаковые полости, которые имеют общую вершину. Образующие одной полости представляют собой продолжение образующих другой полости.

Бывают различные случаи сечения поверхности кругового конуса плоскостью.

1. Эллипс, если секущая плоскость не параллельна ни одной образующей (рис. 107 б). Здесь секущая плоскость пересекает поверхность только одной полости конуса. Угол наклона секущей плоскости по отношению к основанию конуса меньше угла, который образующая конуса составляет с основанием конуса. Здесь угол является углом, который образующая составляет с основанием.

Рис. 107. Различные случаи сечения поверхности кругового конуса плоскостью: а – гипербола; б – эллипс; в – парабола; г – пара прямых

2. Парабола, если секущая плоскость параллельна только одной образующей (рис. 107 в).

3. Гипербола, если секущая плоскость параллельна двум образующим (рис. 107 а). При этом секущая плоскость пересекает обе полости конуса. Угол наклона секущей плоскости по отношению к основанию конуса больше угла.

4. Пара прямых, если секущая плоскость проходит через вершину конуса и угол ее наклона к основанию конуса больше угла. Этот случай иногда рассматривают как частный случай гиперболы.

Сечение шара

Всякое сечение шара плоскостью есть круг (или точка, если плоскость касается шара). Основание перпендикуляра, проведенного из центра шара к пересекаемой плоскости, есть центр круга, полученного в сечении.

При решении заданий удобнее вместо шара чертить один из больших кругов, а плоскость сечения заменить хордой этого круга.

Плоскость, проходящая через центр сферы (шара), называется диаметральной плоскостью.

Сечение сферы (шара) диаметральной плоскостью называется большой окружностью (большим кругом).