Les sections planes de solides

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Déjà vu avec la boule et la sphère

 

A ce sujet, on pourra consulter le chapitre de troisième "les sphères et leurs sections"

 

Commençons par rappeler ce qu'on entend par section ...

 

La section d'un solide peut être vu comme la trace laissée lorsqu'on coupe ce solide avec un objet tranchant.

 

Propriété

 

La section d'une sphère par un plan est un cercle.

 

La section d'une boule par un plan est un disque.

 

 

Ce qu'il faut savoir faire à la fin du chapitre

 

 1 ) Connaître la nature des sections du cube, du parallélépipède rectangle par un plan parallèle à une face, à une arête.

 

 2 ) Connaître la nature des sections du cylindre de révolution par un plan parallèle ou perpendiculaire à son axe.

 

 3 ) Représenter et déterminer les sections d'un cône de révolution et d'une pyramide par un plan parallèle à la base.

 

 

Vocabulaire

 

Voici un aperçu de ce qu'on entend par plan parallèle à un plan ou une droite, plan et droite perpendiculaires.

 

Plan parallèle

à un autre plan

Plan et droites parallèles

Plan et droite perpendiculaires

 

 

 

 

 

 

 

La section d'un cube ou d'un parallélépipède rectangle

 

 

Section d'un cube

Section d'un parallélépipède rectangle

par un plan

parallèle

à une face

La section d’un cube ou d’un parallélépipède rectangle par un plan parallèle à une face est un carré ou un rectangle qui a les mêmes dimensions que cette face.

 

la section est un carré

 

 

la section est un rectangle

 

par un plan

parallèle

à une arête

  La section d’un cube ou d’un parallélépipède rectangle par un plan parallèle à une arête est un rectangle.

 

la section est un rectangle

 

 

la section est un rectangle

 

 

La section d'un cylindre de révolution

 

 

Section d'un cylindre de révolution

par un plan

perpendiculaire

à l'axe

La section d’un cylindre par un plan perpendiculaire à l’axe du cylindre est un disque de même rayon que la base.

 

la section est un disque

 

par un plan

parallèle

à l'axe

La section d’un cylindre par un plan parallèle à l’axe du cylindre est un rectangle.

 

la section est un rectangle

 

 

La section d'un cône de révolution ou de pyramide

 

 

Section d'un cône de révolution

Section d'une pyramide

par un plan

parallèle

à la base

La section d’un cône par un plan  parallèle à la base est un disque qui est une réduction (même forme mais en plus petit) du disque de base.

 La section d’une pyramide par un plan parallèle à la base est un polygone qui est une réduction du polygone de base.

 

la section est un disque

 

 

la section a la même forme que la base

 

 

Représenter une figure et effectuer un calcul simple

 

 On suppose que SABC est une pyramide où la base ABC est un triangle et l'arête [SC] est une hauteur de la pyramide.

On coupe cette pyramide par un plan parallèle à la base ABC. La section obtenue contient le point I où I est un point de [SA].

Représenter la situation et achever de dessiner cette section en perspective.

 

Représenter une pyramide et une section

- on trace une pyramide SABC avec [SC] vertical (les segments cachés sont en pointillés)

 

 - on place un point I sur le segment [SA]

 

 - on place un point J sur le segment [SB] avec (IJ) // (AB)

 

 - on place un point K sur le segment [SC] avec (JK) // (BC)

 

 - on trace le segment [KI] qui est parallèle à (AC)

 

 - le triangle IJK est la section de la pyramide par le plan parallèle à la base ABC.

 

 Sur la figure précédente, on suppose que SI = 3 cm, SJ = 8 cm et AB = 6 cm. Calculer la longueur IJ.

 

On sait que : S, I, A alignés

                       S, J, B alignés

                       (IJ) // (AB)

                       

Donc par le théorème de Thalès (dans le plan défini par la face SAB)

 

 

   donc    

 

 Remarque

 

On peut calculer facilement l'aire de la section IJK en fonction de l'aire de la base ABC. De même, on peut calculer le volume de la petit pyramide SIJK en fonction du volume de la grande pyramide SABC.

 

A ce sujet, on pourra consulter le chapitre de troisième "Les agrandissements et les réductions".