Đây là bản xem thử. Phiên bản đầy đủ trong ứng dụng có bài tập, AI chấm ngay và theo dõi tiến độ học.

Bài học

Diện tích xung quanh và diện tích toàn phần lăng trụ đứng

Mục tiêu bài học

Sau bài này, em tính được diện tích xung quanh và diện tích toàn phần của một lăng trụ đứng khi biết chu vi đáy, diện tích đáy và chiều cao, bằng cách mở rộng đúng cách trải phẳng đã dùng cho hình hộp chữ nhật sang một đáy đa giác bất kì.

Kiến thức nền cần nhớ

Bài trước em đã biết mặt bên của lăng trụ đứng luôn là hình chữ nhật, có chiều cao bằng chiều cao lăng trụ và bề rộng bằng một cạnh đáy. Em cũng cần nhớ công thức $S_{xq} = 2(a+b) \times h$ của hình hộp chữ nhật ở Chương 2 — công thức hôm nay sẽ cho thấy đó chỉ là một trường hợp riêng.
Khởi động
Một chiếc lều trại có mặt cắt ngang hình tam giác vuông hai cạnh 6 m và 8 m. Muốn biết cần bao nhiêu vải bạt để dựng lều (kể cả hai vách tam giác ở hai đầu), em phải tính diện tích toàn bộ mặt ngoài của lều — nhưng lều không có đáy hình chữ nhật như hộp quà ở Chương 2. Công thức $2(a+b) \times h$ có còn dùng được không?

Kiến thức trọng tâm

Với hình hộp chữ nhật, $S_{xq} = 2(a+b) \times h$ thực chất là chu vi đáy nhân chiều cao, vì $2(a+b)$ chính là chu vi hình chữ nhật đáy. Với lăng trụ đứng có đáy là đa giác bất kì (tam giác, tứ giác, ngũ giác…), lập luận trải phẳng vẫn giữ nguyên: cắt các mặt bên theo cạnh bên rồi trải phẳng, chúng nối liền thành một dải hình chữ nhật cao bằng chiều cao lăng trụ $h$, bề rộng bằng tổng các cạnh đáy — tức chu vi đáy $C_{đáy}$. Vậy công thức tổng quát là $S_{xq} = C_{đáy} \times h$, và $2(a+b) \times h$ của hình hộp chữ nhật chỉ là trường hợp riêng khi đáy là hình chữ nhật chu vi $2(a+b)$.
Diện tích toàn phần vẫn cộng thêm hai mặt đáy như trước: $S_{tp} = S_{xq} + 2 \times S_{đáy}$ — chỉ khác là bây giờ $S_{đáy}$ phải tính theo đúng công thức của hình đáy (diện tích tam giác, diện tích hình thang…), không còn đơn giản là $a \times b$ nữa.
Muốn dùng đúng công thức $S_{xq} = C_{đáy} \times h$, em luôn phải làm hai việc tách bạch: trước hết xác định chu vi đáy bằng cách cộng đủ các cạnh của đa giác đáy (tam giác cộng 3 cạnh, tứ giác cộng 4 cạnh…), sau đó mới nhân với chiều cao lăng trụ. Nhầm lẫn phổ biến là cộng thiếu một cạnh của đáy, đặc biệt với đáy hình thang có tới 4 cạnh không bằng nhau.
Lời giải có hình
Trải phẳng ba mặt bên của lăng trụ đứng tam giác
Bước 1

Đáy của lăng trụ là tam giác vuông 3–4–5 cm (đã dựng ở bài trước). Chiều cao của lăng trụ (cạnh bên) là 10 cm.

Sơ đồ bốn bước tính diện tích xung quanh rồi diện tích toàn phần của lăng trụ đứng bất kì.1Tính chu vi đáyCđáyCộng tất cả các cạnhcủa đa giác đáy.2Nhân với chiềucao hKết quả là diện tíchxung quanh Sxq = Cđáy× h.3Tính diện tíchđáy SđáyTheo đúng công thứccủa hình đáy (tamgiác, hình thang…).4Cộng Sxq với2×Sđáy để đượcStpDiện tích toàn phầngồm các mặt bên vàhai mặt đáy.

Ví dụ minh hoạ

Ví dụ
Tính Sxq, Stp của lăng trụ đứng tam giác vuông
  1. 1

    Một lăng trụ đứng có đáy là tam giác vuông hai cạnh góc vuông 3 cm, 4 cm (cạnh huyền 5 cm), chiều cao lăng trụ 10 cm. Tính Sxq và Stp.

  2. 2
    Chu vi đáy $C_{đáy} = 3+4+5=12$ cm. $S_{xq} = 12 \times 10 = 120$ cm².
  3. 3
    Diện tích đáy (tam giác vuông) $S_{đáy} = \dfrac{3 \times 4}{2} = 6$ cm². $S_{tp} = 120 + 2 \times 6 = 132$ cm².
  4. 4
    Vậy $S_{xq} = 120$ cm² và $S_{tp} = 132$ cm².
Ví dụ
So sánh với công thức hình hộp chữ nhật
  1. 1
    Một lăng trụ đứng có đáy là hình chữ nhật 5 cm × 4 cm, chiều cao 3 cm. Tính Sxq theo công thức $C_{đáy} \times h$, rồi so sánh với công thức $2(a+b) \times h$ đã học.
  2. 2
    Chu vi đáy $C_{đáy} = 5+4+5+4 = 18$ cm. $S_{xq} = 18 \times 3 = 54$ cm².
  3. 3
    Công thức cũ: $2(a+b) \times h = 2 \times (5+4) \times 3 = 18 \times 3 = 54$ cm² — trùng khớp, vì $2(a+b)$ chính là $C_{đáy}$ của hình chữ nhật.
  4. 4
    Vậy công thức $S_{xq} = C_{đáy} \times h$ không thay thế công thức cũ mà bao trùm nó — hình hộp chữ nhật chỉ là một trường hợp riêng.
Ví dụ
Vải bạt cho lều trại (dạng thi)
  1. 1

    Một chiếc lều trại có mặt cắt ngang là tam giác vuông hai cạnh góc vuông 6 m và 8 m (cạnh huyền 10 m), chiều dài lều 4 m. Tính diện tích vải bạt cần dùng để dựng toàn bộ lều, kể cả hai vách tam giác ở hai đầu.

  2. 2
    Dựng toàn bộ lều kể cả hai đầu nghĩa là phủ kín cả 5 mặt của lăng trụ, tức tính diện tích toàn phần $S_{tp}$.
  3. 3
    Chu vi đáy $C_{đáy} = 6+8+10=24$ m. $S_{xq} = 24 \times 4 = 96$ m².
  4. 4
    Diện tích đáy tam giác $S_{đáy} = \dfrac{6 \times 8}{2}=24$ m². $S_{tp} = 96 + 2 \times 24 = 144$ m².
  5. 5

    Vậy cần 144 m² vải bạt để dựng toàn bộ lều, kể cả hai vách tam giác hai đầu.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Sai lầm thường gặp
Sai lầm hay gặp là dùng nhầm công thức diện tích đáy của hình hộp chữ nhật ($a\times b$) cho đáy tam giác — đáy tam giác phải tính bằng $\dfrac{1}{2}$ đáy × chiều cao tam giác, không phải tích hai cạnh. Cũng cần phân biệt chiều cao lăng trụ (cạnh bên) với chiều cao của tam giác đáy — hai đại lượng khác nhau, dùng nhầm sẽ sai cả Sxq lẫn Sđáy.
Ghi nhớ

Công thức chung cho mọi lăng trụ đứng: Sxq = chu vi đáy × chiều cao lăng trụ; Stp = Sxq + 2×diện tích đáy. Công thức của hình hộp chữ nhật chỉ là trường hợp riêng khi đáy là hình chữ nhật.

Bài sau vẫn dùng chiếc lều trại này, nhưng chuyển sang câu hỏi khác: bên trong lều chứa được bao nhiêu không khí — tức tính thể tích lăng trụ đứng.