Przejdź do treści
Poznaj Compass

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 2r2r i ramionach równych tworzącej ll, a dla walca — prostokąt o bokach 2r2r i hh. Każdy kąt leży w trójkącie prostokątnym rr–HH–ll albo 2r2r–hh–dd.

Stereometria · matura podstawowa 4 LO → Zobacz na planecie →

Wzory w skrócie

Tworząca stożka rr — promień podstawy, HH — wysokość, ll — tworząca
l2=r2+H2l^2 = r^2 + H^2
Kąt nachylenia tworzącej do podstawy także sin⁡α=Hl\sin\alpha = \frac{H}{l}, cos⁡α=rl\cos\alpha = \frac{r}{l}
tg⁡α=Hr\operatorname{tg}\alpha = \frac{H}{r}
Kąt przekątnej przekroju osiowego walca z podstawą hh — wysokość walca, 2r2r — średnica podstawy
tg⁡β=h2r\operatorname{tg}\beta = \frac{h}{2r}

Przekrój osiowy stożka i walca

Kąty w walcu i stożku widzisz w przekroju osiowym: dla stożka to trójkąt równoramienny o podstawie 2r2r, wysokości HH i ramionach równych tworzącej ll; dla walca — prostokąt o bokach 2r2r i hh. Wysokość dzieli przekrój stożka na dwa trójkąty prostokątne rr–HH–ll, a przekątna dzieli przekrój walca na dwa trójkąty 2r2r–hh–dd. Każdy kąt, o który pytają zadania z walcem i stożkiem, leży w jednym z tych trójkątów.

Trójkąt rr–HH–ll: l2=r2+H2l^2 = r^2 + H^2. Dla r=9r = 9 i H=12H = 12: l=81+144=15l = \sqrt{81 + 144} = \textcolor{#4f46e5}{\mathbf{15}}.

Kąt nachylenia tworzącej do podstawy stożka

Kąt nachylenia tworzącej do podstawy leży przy podstawie trójkąta: tg⁡α=Hr\operatorname{tg}\alpha = \frac{H}{r}, sin⁡α=Hl\sin\alpha = \frac{H}{l}, cos⁡α=rl\cos\alpha = \frac{r}{l}. Dla l=10l = 10 i α=30∘\alpha = 30^\circ: H=10⋅sin⁡30∘=5H = 10 \cdot \sin 30^\circ = \textcolor{#4f46e5}{\mathbf{5}}.

Kąt rozwarcia stożka

Kąt rozwarcia stożka leży przy wierzchołku i wysokość dzieli go na pół: przy kącie rozwarcia 120∘120^\circ w trójkącie rr–HH–ll masz kąt 60∘60^\circ między tworzącą a wysokością, więc r=lsin⁡60∘r = l \sin 60^\circ, H=lcos⁡60∘H = l \cos 60^\circ. Dla l=4l = 4: H=4⋅12=2H = 4 \cdot \tfrac{1}{2} = \textcolor{#4f46e5}{\mathbf{2}}.

Kąt między przekątną przekroju walca a podstawą

W walcu przekątna przekroju osiowego tworzy z podstawą kąt β\beta, dla którego tg⁡β=h2r\operatorname{tg}\beta = \frac{h}{2r}. Dla r=2r = 2 i h=4h = 4: tg⁡β=44=1\operatorname{tg}\beta = \frac{4}{4} = 1, więc β=45∘\beta = \textcolor{#4f46e5}{\mathbf{45^\circ}}.

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 rr i HH z trójkąta prostokątnego, dopiero potem podstawiaj do wzorów z karty CKE (V=13πr2HV = \frac{1}{3}\pi r^2 H, Pb=πrlP_b = \pi r l, V=πr2hV = \pi r^2 h, Pb=2πrhP_b = 2\pi r h). Wartości sin⁡\sin, cos⁡\cos i tg⁡\operatorname{tg} dla 30∘30^\circ, 45∘45^\circ, 60∘60^\circ są w tablicach na karcie wzorów. Typowa pułapka: kąt rozwarcia trzeba najpierw podzielić na pół, a w walcu do trójkąta wchodzi średnica 2r2r, 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 2424 i ramieniu 1313. Oblicz wysokość i objętość tego stożka.

  1. Podstawa przekroju osiowego to średnica podstawy stożka, więc 2r=242r = 24 i r=12r = 12; ramię przekroju to tworząca, więc l=13l = 13.
  2. Wysokość HH dzieli przekrój na dwa trójkąty prostokątne o przyprostokątnych rr i HH oraz przeciwprostokątnej ll, więc szukam HH z twierdzenia Pitagorasa: H2=l2−r2=169−144=25H^2 = l^2 - r^2 = 169 - 144 = 25.
  3. Stąd H=5H = 5.
  4. Objętość stożka: V=13πr2H=13π⋅144⋅5=240πV = \frac{1}{3}\pi r^2 H = \frac{1}{3}\pi \cdot 144 \cdot 5 = 240\pi.

Odpowiedź: H=5H = 5, V=240πV = 240\pi

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 1212 i jest nachylona do płaszczyzny podstawy pod kątem 60∘60^\circ. Oblicz wysokość i promień podstawy tego stożka.

  1. Kąt między tworzącą a płaszczyzną podstawy to kąt między tworzącą a promieniem poprowadzonym do jej końca — leży przy podstawie trójkąta prostokątnego rr–HH–ll, naprzeciw wysokości HH.
  2. Wysokość leży naprzeciw kąta 60∘60^\circ, a tworząca jest przeciwprostokątną, więc wybieram sinus: sin⁡60∘=Hl\sin 60^\circ = \frac{H}{l}, stąd H=12⋅32=63H = 12 \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} = 6\sqrt{3}.
  3. Promień przylega do kąta, więc wybieram cosinus: cos⁡60∘=rl\cos 60^\circ = \frac{r}{l}, stąd r=12⋅12=6r = 12 \cdot \frac{1}{2} = 6.
  4. Sprawdzenie Pitagorasem: 62+(63)2=36+108=144=1226^2 + (6\sqrt{3})^2 = 36 + 108 = 144 = 12^2.

Odpowiedź: H=63H = 6\sqrt{3}, r=6r = 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 1010, a kąt rozwarcia stożka ma miarę 90∘90^\circ. Oblicz promień podstawy, wysokość i objętość tego stożka.

  1. Kąt rozwarcia to kąt między dwiema tworzącymi w przekroju osiowym. Wysokość HH dzieli go na pół, więc w trójkącie prostokątnym rr–HH–ll kąt przy wierzchołku stożka ma 45∘45^\circ.
  2. Promień leży naprzeciw tego kąta, tworząca jest przeciwprostokątną: r=lsin⁡45∘=10⋅22=52r = l \sin 45^\circ = 10 \cdot \frac{\sqrt{2}}{2} = 5\sqrt{2}.
  3. Wysokość przylega do kąta: H=lcos⁡45∘=10⋅22=52H = l \cos 45^\circ = 10 \cdot \frac{\sqrt{2}}{2} = 5\sqrt{2} (trójkąt jest równoramienny, bo kąt ma 45∘45^\circ).
  4. Objętość: V=13πr2H=13π⋅50⋅52=25023πV = \frac{1}{3}\pi r^2 H = \frac{1}{3}\pi \cdot 50 \cdot 5\sqrt{2} = \frac{250\sqrt{2}}{3}\pi.

Odpowiedź: r=52r = 5\sqrt{2}, H=52H = 5\sqrt{2}, V=25023πV = \frac{250\sqrt{2}}{3}\pi

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 88 i tworzy z płaszczyzną podstawy kąt 60∘60^\circ. Oblicz objętość tego walca.

  1. Przekrój osiowy walca to prostokąt o bokach 2r2r (średnica podstawy) i hh (wysokość). Przekątna, średnica i wysokość tworzą trójkąt prostokątny, a kąt 60∘60^\circ leży między przekątną a średnicą, czyli przy podstawie.
  2. Wysokość leży naprzeciw kąta, przekątna jest przeciwprostokątną: h=dsin⁡60∘=8⋅32=43h = d \sin 60^\circ = 8 \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} = 4\sqrt{3}.
  3. Średnica przylega do kąta: 2r=dcos⁡60∘=8⋅12=42r = d \cos 60^\circ = 8 \cdot \frac{1}{2} = 4, więc r=2r = 2 — do wzoru na objętość potrzebuję promienia, nie średnicy.
  4. Objętość walca: V=πr2h=π⋅4⋅43=163πV = \pi r^2 h = \pi \cdot 4 \cdot 4\sqrt{3} = 16\sqrt{3}\pi.

Odpowiedź: V=163πV = 16\sqrt{3}\pi

Najczęstsze błędy

  • Kąt rozwarcia wstawiony w całości. Wysokość dzieli go na pół: przy kącie rozwarcia 120∘120^\circ w trójkącie rr–HH–ll jest kąt 60∘60^\circ.
  • Promień zamiast średnicy w walcu. Do trójkąta z przekątną przekroju osiowego wchodzi średnica 2r2r, a do wzoru na objętość — promień.
  • Pomylenie kątów w stożku: kąt nachylenia tworzącej leży przy podstawie trójkąta rr–HH–ll, 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 3030 i wysokości 88. Tworząca tego stożka ma długość:

Zadanie 2
Stożek

Tworząca stożka ma długość 88, a kąt nachylenia tworzącej do płaszczyzny podstawy ma miarę 30∘30^\circ. Promień podstawy tego stożka jest równy:

Zadanie 3
Stożek

Tworząca stożka ma długość 1212, a kąt rozwarcia stożka ma miarę 120∘120^\circ. Wysokość tego stożka jest równa:

Zadanie 4
Walec

Walec ma promień podstawy 22 i wysokość 434\sqrt{3}. Kąt między przekątną przekroju osiowego a płaszczyzną podstawy tego walca ma miarę:

Zadanie egzaminacyjne arkusz CKE · zadanie 29

Tworząca stożka ma długość 66. Kąt rozwarcia tego stożka ma miarę 60∘60^{\circ}.

Dokończ zdanie. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.

Wysokość tego stożka jest równa

Filmy, które pomogą

Krótkie wytłumaczenia z różnych kanałów.

Przekrój osiowy stożka Pi-stacja Matematyka
Walec i stożek — kurs podstawowy Matemaks

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 rr–HH–ll pracujemy z połową tego kąta.

Jak obliczyć wysokość stożka z kąta rozwarcia?

Dzielimy kąt rozwarcia na pół i liczymy w trójkącie rr–HH–ll. Przy kącie rozwarcia 120∘120^\circ i tworzącej 44: H=4⋅cos⁡60∘=2H = 4 \cdot \cos 60^\circ = 2.

Jak obliczyć kąt nachylenia tworzącej stożka do podstawy?

Kąt leży przy podstawie trójkąta rr–HH–ll: tg⁡α=Hr\operatorname{tg}\alpha = \frac{H}{r}, sin⁡α=Hl\sin\alpha = \frac{H}{l}, cos⁡α=rl\cos\alpha = \frac{r}{l}. Dla l=10l = 10 i α=30∘\alpha = 30^\circ: H=10⋅sin⁡30∘=5H = 10 \cdot \sin 30^\circ = 5.

Jak wygląda przekrój osiowy stożka i walca?

Przekrój osiowy stożka to trójkąt równoramienny o podstawie 2r2r, wysokości HH i ramionach równych tworzącej ll, a przekrój osiowy walca — prostokąt o bokach 2r2r i hh.

Jak obliczyć kąt między przekątną przekroju osiowego walca a podstawą?

Z tg⁡β=h2r\operatorname{tg}\beta = \frac{h}{2r} — do trójkąta wchodzi średnica, nie promień. Dla r=2r = 2 i h=4h = 4: tg⁡β=44=1\operatorname{tg}\beta = \frac{4}{4} = 1, więc β=45∘\beta = 45^\circ.

Aktualizacja:

Powiązane tematy

Wszystkie tematy →

Sprawdź, co już umiesz — zrób darmową diagnozę

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.

Zrób darmową diagnozę