Clever Quest Lab ← Matematika · 3. ročník SŠ
Matematika3. ročník SŠRezy telies

Rezy telies

Keď kocku alebo ihlan rozrežeme rovinou, na reznej ploche vznikne mnohouholník – rez telesa. Naučíš sa, čím je určená rovina, podľa akých pravidiel sa rez konštruuje a aké tvary môže mať. Na konci stránky si rez kocky aj ihlana zostrojíš v otáčateľnom 3D modeli.

Čím je určená rovina

Rovinu označujeme malým gréckym písmenom (ρ, σ, α …) alebo bodmi, ktoré ju určujú – napríklad rovina KLM. Rovina je jednoznačne určená:

Rovina ρ určená tromi bodmi A, B, C, ktoré neležia na jednej priamke. ABC ρ
tri body, ktoré neležia na jednej priamke
Rovina ρ určená priamkou p a bodom A, ktorý na nej neleží. pA ρ
priamka a bod, ktorý na nej neleží
Rovina ρ určená dvoma rôznobežnými priamkami p a q. pq ρ
dve rôznobežné priamky
Rovina ρ určená dvoma rôznymi rovnobežnými priamkami p a q. pq ρ
dve rôzne rovnobežné priamky

Všetky štyri spôsoby sa dajú previesť na prvý – z priamok vyberieme tri body, ktoré neležia na jednej priamke. Ak by tri body ležali na jednej priamke, rovinu by neurčovali: cez priamku prechádza nekonečne veľa rovín.

Pri rezoch budeme stále využívať túto vlastnosť: ak dva rôzne body priamky ležia v rovine, leží v nej celá priamka.

Vzájomná poloha priamky a roviny, dvoch rovín

priamka p a rovina ρspoločné body
priamka leží v rovine (p ⊂ ρ)všetky body priamky
priamka je s rovinou rôznobežnájeden bod – priesečník
priamka je s rovinou rovnobežná (neleží v nej)žiadny
dve roviny ρ a σspoločné body
totožné rovinyvšetky body
rôznobežné rovinypriamka – priesečnica
rovnobežné rôzne rovinyžiadny

Pri rezoch sa opierame o dve vety:

Čo je rez telesa

Rez telesa rovinou ρ je spoločná časť telesa a roviny ρ. Ak rovina teleso pretína, rez je mnohouholník, ktorého strany ležia v stenách telesa a vrcholy na hranách telesa.

Pravidlá konštrukcie rezu

  1. Dva body roviny rezu, ktoré ležia v tej istej stene, spojíme. Oba body ležia v rovine rezu aj v rovine steny, preto v oboch leží celá ich spojnica – je to strana rezu.
  2. Dve rovnobežné steny pretína rovina rezu v rovnobežných úsečkách. Ak poznáme stranu rezu v jednej stene a v protiľahlej stene máme jeden bod rezu, vedieme ním rovnobežku so známou stranou.
  3. Ak body neležia v tej istej stene, pomôžeme si pomocným bodom. Priamku, v ktorej rovina rezu pretína jednu stenu, predĺžime do priesečníka s priamkou hrany susednej steny. Tento pomocný bod (často leží mimo telesa) patrí rovine rezu aj rovine susednej steny, preto ho spojíme s bodom rezu v tejto stene.

Doplnok k pravidlu 2: ak rovina rezu obsahuje priamku, ktorá je rovnobežná s niektorou stenou (napríklad s jej hranou), pretína túto stenu v úsečke rovnobežnej s danou priamkou. Využijeme to napríklad pri ihlane, keď je strana rezu rovnobežná s hranou podstavy.

Konštrukcia je hotová, keď sa lomená čiara zo strán rezu uzavrie. Pomocné body a predĺžené priamky kreslíme tenkou prerušovanou čiarou.

Aké tvary môže mať rez

Rez kocky

Kocka má 6 stien, preto jej rez môže byť trojuholník, štvoruholník, päťuholník alebo šesťuholník. Rez so siedmimi alebo viacerými stranami neexistuje.

Pravidelný šesťuholník vznikne, keď rovina prechádza stredmi šiestich hrán kocky – napríklad hrán AE, EF, FG, CG, CD, AD. Taká rovina prechádza stredom kocky a je kolmá na telesovú uhlopriečku BH.

Rez pravidelného štvorbokého ihlana

Ihlan ABCDV má 5 stien – podstavu ABCD a štyri bočné steny –, preto jeho rez môže byť trojuholník, štvoruholník alebo päťuholník.

Rovina rovnobežná s podstavou pretína bočné steny v úsečkách rovnobežných s hranami podstavy (pravidlo 2 pre roviny podstavy a rezu). Rez je štvorec podobný podstave – ak rovina prechádza stredom výšky ihlana, má strana rezu dĺžku a/2.

Riešené príklady

Príklad 1 (pravidlá 1 a 2): Kocka ABCDEFGH má hranu a = 4 cm. Bod K je stred hrany EH, bod L je stred hrany GH. Zostroj rez kocky rovinou AKL a vypočítaj jeho obsah.
KLABCDEFGH
Rez kocky rovinou AKL je lichobežník KLCA.
  1. Body K a L ležia v stene EFGH, spojíme ich: KL je strana rezu (pravidlo 1). Úsečka KL je stredná priečka trojuholníka EGH, preto KL ∥ EG a |KL| = |EG| / 2.
  2. Body K a A ležia v stene ADHE, spojíme ich: strana KA (pravidlo 1).
  3. Stena ABCD je rovnobežná so stenou EFGH, preto v nej leží strana rezu rovnobežná s KL (pravidlo 2). Vedieme ju bodom A. Keďže KL ∥ EG ∥ AC, je ňou uhlopriečka AC – dostaneme vrchol C.
  4. Body L a C ležia v stene CDHG, spojíme ich: strana LC (pravidlo 1).
  5. Rez je štvoruholník KLCA. Strany KL a CA sú rovnobežné a ramená LC a KA sú zhodné, preto je to rovnoramenný lichobežník.
  6. Dĺžky strán: |AC| = a√2 = 4√2 cm, |KL| = 2√2 cm, |AK|² = 4² + 2² = 20.
  7. Výška lichobežníka v (Pytagorova veta, polovica rozdielu základní je √2): v² = 20 − (√2)² = 18, v = 3√2 cm.
  8. Obsah: S = (4√2 + 2√2) / 2 · 3√2 = 3√2 · 3√2 = 18 cm².
Príklad 2 (pravidlo 3 – pomocný bod mimo kocky): Body K, L, M sú stredy hrán AE, EF, FG kocky ABCDEFGH. Zostroj rez kocky rovinou KLM.
KLMABCDEFGHNPQX
Rez je pravidelný šesťuholník KLMNPQ, pomocný bod X leží mimo kocky.
  1. Body L a M ležia v stene EFGH → strana LM. Body K a L ležia v stene ABFE → strana KL (pravidlo 1).
  2. Body K a M neležia v tej istej stene. Priamku KL predĺžime do priesečníka X s priamkou BF. Bod X leží na predĺžení hrany BF za bodom F, teda mimo kocky.
  3. Bod X leží na priamke BF, a teda v rovine steny BCGF – v tej istej rovine ako bod M. Priamka XM pretne hranu CG v bode N; úsečka MN je strana rezu (pravidlo 3).
  4. Stena CDHG je rovnobežná so stenou ABFE: bodom N vedieme rovnobežku s KL, ktorá pretne hranu CD v bode P (pravidlo 2).
  5. Stena ABCD je rovnobežná so stenou EFGH: bodom P vedieme rovnobežku s LM, ktorá pretne hranu AD v bode Q (pravidlo 2).
  6. Body K a Q ležia v stene ADHE → strana KQ (pravidlo 1).
  7. Rez je šesťuholník KLMNPQ. Jeho vrcholy sú stredy šiestich hrán, každá strana má dĺžku a√2 / 2 a všetky vnútorné uhly majú 120°, je to pravidelný šesťuholník. Pre a = 4 cm: S = 6 · (√3 / 4) · (2√2)² = 12√3 ≈ 20,78 cm².
Príklad 3 (ihlan, pomocné body): V pravidelnom štvorbokom ihlane ABCDV je K stred hrany AB, L stred hrany AD a M stred hrany CV. Zostroj rez ihlana rovinou KLM.
KLMABCDVPNXY
Rez je päťuholník KLPMN, pomocné body X a Y ležia v rovine podstavy mimo ihlana.
  1. Body K a L ležia v podstave ABCD → strana KL (pravidlo 1). Podstava je pri pohľade zhora neviditeľná, preto KL kreslíme prerušovane.
  2. Bod M neleží v podstave. Priamku KL predĺžime do priesečníka X s priamkou BC – bod X leží na predĺžení hrany BC za bodom B.
  3. Bod X leží v rovine steny BCV, v ktorej je aj bod M. Priamka XM pretne hranu BV v bode N (pravidlo 3).
  4. Body K a N ležia v stene ABV → strana KN (pravidlo 1).
  5. Rovnako: priamka KL pretne priamku CD v bode Y (na predĺžení hrany CD za bodom D). Bod Y leží v rovine steny CDV, priamka YM pretne hranu DV v bode P (pravidlo 3).
  6. Body L a P ležia v stene ADV → strana LP (pravidlo 1).
  7. Rez je päťuholník KLPMN. (Dá sa ukázať, že bod N delí hranu BV v pomere |BN| : |NV| = 1 : 3.)

Dĺžky strán a obsah rezu zvyčajne počítame pomocou Pytagorovej vety. Na vzdialenosti a odchýlky v kocke a ihlane nadväzuje téma Odchýlky a vzdialenosti v priestore.

🧠 Zapamätaj si

Vyskúšaj si to — rez kocky a ihlana

Vyber teleso a polohu bodov K, L, M na hranách. Rez rovinou KLM sa hneď prepočíta a zobrazí aj postup jeho konštrukcie.

Teleso
Bod K
Bod L
Bod M

Postup konštrukcie