4ème Géométrie solidesvolumessectionspatronsperspective

Solides de l'espace

Solides, patrons, sections, volumes et représentations en perspective en 4ème.

Rappel des solides usuels

SolideDescription
Cube6 faces carrées, 12 arêtes, 8 sommets
Pavé droit6 faces rectangulaires
Prisme droit2 bases polygonales + faces latérales rectangulaires
Pyramide1 base polygonale + faces latérales triangulaires
Cylindre2 bases circulaires + surface latérale
Cône1 base circulaire + surface conique
Sphère (boule)Surface sphérique

Formule d’Euler : SA+F=2S - A + F = 2


Volumes

SolideFormule
Cube (aa)V=a3V = a^3
Pavé (l,L,hl, L, h)V=lLhV = lLh
Prisme (Ab,hA_b, h)V=AbhV = A_b h
Cylindre (r,hr, h)V=πr2hV = \pi r^2 h
Pyramide (Ab,hA_b, h)V=13AbhV = \dfrac{1}{3} A_b h
Cône (r,hr, h)V=13πr2hV = \dfrac{1}{3} \pi r^2 h
Boule (rr)V=43πr3V = \dfrac{4}{3} \pi r^3

Aires

  • Cylindre : Alat=2πrhA_{\text{lat}} = 2\pi r h ; Atot=2πrh+2πr2A_{\text{tot}} = 2\pi r h + 2\pi r^2
  • Cône (apothème ll) : Alat=πrlA_{\text{lat}} = \pi r l ; Atot=πrl+πr2A_{\text{tot}} = \pi r l + \pi r^2
  • Sphère : A=4πr2A = 4\pi r^2
  • Cube : A=6a2A = 6a^2

Sections planes

  • Plan \parallel à la base d’un cylindre → disque
  • Plan \parallel à la base d’une pyramide → polygone semblable à la base
  • Plan \parallel à une face d’un cube → carré ou rectangle
  • Plan passant par l’axe d’un cône → triangle isocèle

Patrons

Cylindre : 2 disques de rayon rr + rectangle 2πr×h2\pi r \times h

Cône : disque de rayon rr + secteur de rayon ll (apothème), arc =2πr= 2\pi r


Représentation en perspective cavalière

  • Les faces de face sont représentées en vraie grandeur.
  • Les arêtes de profondeur sont représentées en tirets obliques, réduites de moitié, à 45°45°.
  • Les angles droits de profondeur semblent déformés.

Exemples de calcul

Volume d’une pyramide à base carrée de côté 66 cm, hauteur 88 cm : V=13×36×8=96 cm3V = \frac{1}{3} \times 36 \times 8 = 96 \text{ cm}^3

Aire totale d’un cylindre : r=4r = 4 cm, h=10h = 10 cm : A=2π×4×10+2π×16=80π+32π=112π352 cm2A = 2\pi \times 4 \times 10 + 2\pi \times 16 = 80\pi + 32\pi = 112\pi \approx 352 \text{ cm}^2