Kąty w walcach i stożkach — przekrój osiowy, kąt nachylenia, kąt rozwarcia
Kąty w walcu i stożku widać w przekroju osiowym: dla stożka to trójkąt równoramienny o podstawie 2r i ramionach równych tworzącej l, a dla walca — prostokąt o bokach 2r i h. Każdy kąt leży w trójkącie prostokątnym r–H–l albo 2r–h–d.
Tworząca stożka r — promień podstawy, H — wysokość, l — tworząca
l2=r2+H2
Kąt nachylenia tworzącej do podstawy także sinα=lH, cosα=lr
tgα=rH
Kąt przekątnej przekroju osiowego walca z podstawą h — wysokość walca, 2r — średnica podstawy
tgβ=2rh
Przekrój osiowy stożka i walca
Kąty w walcu i stożku widzisz w przekroju osiowym: dla stożka to trójkąt równoramienny o podstawie 2r, wysokości H i ramionach równych tworzącej l; dla walca — prostokąt o bokach 2r i h. Wysokość dzieli przekrój stożka na dwa trójkąty prostokątne r–H–l, a przekątna dzieli przekrój walca na dwa trójkąty 2r–h–d. Każdy kąt, o który pytają zadania z walcem i stożkiem, leży w jednym z tych trójkątów.
Trójkąt r–H–l: l2=r2+H2. Dla r=9 i H=12: l=81+144=15.
Kąt nachylenia tworzącej do podstawy stożka
Kąt nachylenia tworzącej do podstawy leży przy podstawie trójkąta: tgα=rH, sinα=lH, cosα=lr. Dla l=10 i α=30∘: H=10⋅sin30∘=5.
Kąt rozwarcia stożka
Kąt rozwarcia stożka leży przy wierzchołku i wysokość dzieli go na pół: przy kącie rozwarcia 120∘ w trójkącie r–H–l masz kąt 60∘ między tworzącą a wysokością, więc r=lsin60∘, H=lcos60∘. Dla l=4: H=4⋅21=2.
Kąt między przekątną przekroju walca a podstawą
W walcu przekątna przekroju osiowego tworzy z podstawą kąt β, dla którego tgβ=2rh. Dla r=2 i h=4: tgβ=44=1, więc β=45∘.
Kąty w walcu i stożku na maturze
Na maturze: zadanie zwykle podaje tworzącą (lub przekątną) i kąt, a pyta o wysokość, promień, objętość albo pole powierzchni — najpierw wyznacz r i H z trójkąta prostokątnego, dopiero potem podstawiaj do wzorów z karty CKE (V=31πr2H, Pb=πrl, V=πr2h, Pb=2πrh). Wartości sin, cos i tg dla 30∘, 45∘, 60∘ są w tablicach na karcie wzorów. Typowa pułapka: kąt rozwarcia trzeba najpierw podzielić na pół, a w walcu do trójkąta wchodzi średnica2r, nie promień.
Przykłady krok po kroku
Każdy przykład to inny typ zadania z tego tematu: najpierw sposób, potem zadanie rozwiązane krok po kroku.
Przykład 1 Wysokość i objętość stożka z przekroju osiowego
Stożek
Z twierdzenia Pitagorasa w trójkącie promień–wysokość–tworząca wyznaczasz brakujący odcinek, a potem pole lub objętość stożka.
Zadanie Przekrój osiowy stożka jest trójkątem równoramiennym o podstawie 24 i ramieniu 13. Oblicz wysokość i objętość tego stożka.
1Podstawa przekroju osiowego to średnica podstawy stożka, więc 2r=24 i r=12; ramię przekroju to tworząca, więc l=13.
2Wysokość H dzieli przekrój na dwa trójkąty prostokątne o przyprostokątnych r i H oraz przeciwprostokątnej l, więc szukam H z twierdzenia Pitagorasa: H2=l2−r2=169−144=25.
3Stąd H=5.
4Objętość stożka: V=31πr2H=31π⋅144⋅5=240π.
Odpowiedź: H=5, V=240π
Przykład 2 Kąt nachylenia tworzącej do podstawy stożka
Stożek
Kąt między tworzącą a płaszczyzną podstawy leży przy podstawie trójkąta r–H–l; z tangensa, sinusa lub cosinusa tego kąta liczysz wysokość, promień albo tworzącą.
Zadanie Tworząca stożka ma długość 12 i jest nachylona do płaszczyzny podstawy pod kątem 60∘. Oblicz wysokość i promień podstawy tego stożka.
1Kąt między tworzącą a płaszczyzną podstawy to kąt między tworzącą a promieniem poprowadzonym do jej końca — leży przy podstawie trójkąta prostokątnego r–H–l, naprzeciw wysokości H.
2Wysokość leży naprzeciw kąta 60∘, a tworząca jest przeciwprostokątną, więc wybieram sinus: sin60∘=lH, stąd H=12⋅23=63.
3Promień przylega do kąta, więc wybieram cosinus: cos60∘=lr, stąd r=12⋅21=6.
Przykład 3 Kąt rozwarcia stożka — połowa kąta przy wierzchołku
Stożek
Kąt rozwarcia dzielisz wysokością na pół i w trójkącie r–H–l z sinusa, cosinusa lub tangensa połowy kąta liczysz promień i wysokość z tworzącej (albo kąt z wymiarów).
Zadanie Tworząca stożka ma długość 10, a kąt rozwarcia stożka ma miarę 90∘. Oblicz promień podstawy, wysokość i objętość tego stożka.
1Kąt rozwarcia to kąt między dwiema tworzącymi w przekroju osiowym. Wysokość H dzieli go na pół, więc w trójkącie prostokątnym r–H–l kąt przy wierzchołku stożka ma 45∘.
2Promień leży naprzeciw tego kąta, tworząca jest przeciwprostokątną: r=lsin45∘=10⋅22=52.
3Wysokość przylega do kąta: H=lcos45∘=10⋅22=52 (trójkąt jest równoramienny, bo kąt ma 45∘).
4Objętość: V=31πr2H=31π⋅50⋅52=32502π.
Odpowiedź: r=52, H=52, V=32502π
Przykład 4 Przekątna przekroju osiowego walca i jej kąt z podstawą
Walec
W prostokątnym przekroju osiowym walca (boki 2r i h) przekątna tworzy z podstawą kąt β; z tg β = h/2r albo z sinusa i cosinusa liczysz h, r, a dalej objętość i pole walca.
Zadanie Przekątna przekroju osiowego walca ma długość 8 i tworzy z płaszczyzną podstawy kąt 60∘. Oblicz objętość tego walca.
1Przekrój osiowy walca to prostokąt o bokach 2r (średnica podstawy) i h (wysokość). Przekątna, średnica i wysokość tworzą trójkąt prostokątny, a kąt 60∘ leży między przekątną a średnicą, czyli przy podstawie.
2Wysokość leży naprzeciw kąta, przekątna jest przeciwprostokątną: h=dsin60∘=8⋅23=43.
3Średnica przylega do kąta: 2r=dcos60∘=8⋅21=4, więc r=2 — do wzoru na objętość potrzebuję promienia, nie średnicy.
4Objętość walca: V=πr2h=π⋅4⋅43=163π.
Odpowiedź: V=163π
Najczęstsze błędy
Kąt rozwarcia wstawiony w całości. Wysokość dzieli go na pół: przy kącie rozwarcia 120∘ w trójkącie r–H–l jest kąt 60∘.
Promień zamiast średnicy w walcu. Do trójkąta z przekątną przekroju osiowego wchodzi średnica 2r, a do wzoru na objętość — promień.
Pomylenie kątów w stożku: kąt nachylenia tworzącej leży przy podstawie trójkąta r–H–l, a połowa kąta rozwarcia — przy wierzchołku stożka.
Sprawdź się na zadaniach
Rozwiąż samodzielnie, a potem sprawdź odpowiedź i rozwiązanie krok po kroku.
Zadanie 1
Stożek
Przekrój osiowy stożka jest trójkątem równoramiennym o podstawie 30 i wysokości 8. Tworząca tego stożka ma długość:
Rozwiązanie krok po kroku
1 Podstawa przekroju osiowego to średnica podstawy stożka. Ile wynosi promień podstawy? → 15
2 Promień 15 i wysokość 8 to przyprostokątne. Oblicz 152+82. → 289
3 Oblicz 289. → 17
Zadanie 2
Stożek
Tworząca stożka ma długość 8, a kąt nachylenia tworzącej do płaszczyzny podstawy ma miarę 30∘. Promień podstawy tego stożka jest równy:
Zadanie 3
Stożek
Tworząca stożka ma długość 12, a kąt rozwarcia stożka ma miarę 120∘. Wysokość tego stożka jest równa:
Rozwiązanie krok po kroku
1 Oblicz kąt między tworzącą a wysokością (połowę kąta rozwarcia), w stopniach. → 60
2cos60∘=21. Oblicz H=12⋅21. → 6
Zadanie 4
Walec
Walec ma promień podstawy 2 i wysokość 43. Kąt między przekątną przekroju osiowego a płaszczyzną podstawy tego walca ma miarę:
Rozwiązanie krok po kroku
1 Przekrój osiowy to prostokąt o bokach 2r i h. Ile wynosi bok 2r? → 4
Zadanie egzaminacyjnearkusz CKE · zadanie 29
Tworząca stożka ma długość 6. Kąt rozwarcia tego stożka ma miarę 60∘.
Dokończ zdanie. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.
Wysokość tego stożka jest równa
Filmy, które pomogą
Krótkie wytłumaczenia z różnych kanałów.
Przekrój osiowy stożkaPi-stacja Matematyka
Walec i stożek — kurs podstawowyMatemaks
Najczęstsze pytania
Co to jest kąt rozwarcia stożka?
To kąt między dwiema tworzącymi w przekroju osiowym, czyli kąt przy wierzchołku stożka. Wysokość dzieli go na pół, więc w trójkącie r–H–l pracujemy z połową tego kąta.
Jak obliczyć wysokość stożka z kąta rozwarcia?
Dzielimy kąt rozwarcia na pół i liczymy w trójkącie r–H–l. Przy kącie rozwarcia 120∘ i tworzącej 4: H=4⋅cos60∘=2.
Jak obliczyć kąt nachylenia tworzącej stożka do podstawy?
Kąt leży przy podstawie trójkąta r–H–l: tgα=rH, sinα=lH, cosα=lr. Dla l=10 i α=30∘: H=10⋅sin30∘=5.
Jak wygląda przekrój osiowy stożka i walca?
Przekrój osiowy stożka to trójkąt równoramienny o podstawie 2r, wysokości H i ramionach równych tworzącej l, a przekrój osiowy walca — prostokąt o bokach 2r i h.
Jak obliczyć kąt między przekątną przekroju osiowego walca a podstawą?
Z tgβ=2rh — do trójkąta wchodzi średnica, nie promień. Dla r=2 i h=4: tgβ=44=1, więc β=45∘.
Diagnoza jest bezpłatna, a na start wystarczą imię i klasa — bez adresu e-mail. To test w Compass —
platformie diagnostyczno-adaptacyjnej z AI (35 pytań, zwykle 15–30 minut), który pokaże, które
tematy matury podstawowej już umiesz, a które trzeba powtórzyć. E-mail podajesz po teście, jeśli chcesz zapisać wynik
i dostać lekcje i zadania dobrane do niego.