
Diện tích xung quanh hình trụ bằng chu vi đáy nhân với chiều cao: Sxq = 2 × π × r × h, trong đó r là bán kính đáy, h là chiều cao và π lấy xấp xỉ 3,14. Cộng thêm diện tích hai đáy sẽ được diện tích toàn phần Stp = 2πrh + 2πr², còn thể tích là V = π × r² × h. Ví dụ hình trụ có r = 6cm và h = 10cm thì Sxq = 2 × 3,14 × 6 × 10 = 376,8cm². Bài này giải thích vì sao có công thức đó, hướng dẫn tính ba đại lượng (diện tích xung quanh, diện tích toàn phần, thể tích), cách tìm ngược r và h, kèm bảng tóm tắt và bài tập có đáp án.
Hình trụ là hình được tạo ra khi quay một hình chữ nhật một vòng quanh một cạnh cố định của nó. Đường thẳng chứa cạnh cố định đó là trục của hình trụ; hai cạnh vuông góc với trục quét nên hai đáy là hai hình tròn bằng nhau; cạnh đối diện với cạnh cố định quét nên mặt xung quanh. Hình trụ cùng phần không gian bên trong nó gọi là khối trụ.

Các yếu tố cần nhớ khi tính toán:

Diện tích xung quanh là diện tích của mặt cong bao quanh hình trụ, không tính hai đáy. Hãy hình dung cắt mặt xung quanh dọc theo một đường sinh rồi trải phẳng ra: ta được một hình chữ nhật có một cạnh bằng chu vi đường tròn đáy (2πr), cạnh kia bằng chiều cao h. Vì vậy:
Sxq = 2πr × h (chu vi đáy × chiều cao)

Trong đó Sxq là diện tích xung quanh (đơn vị cm², m²…), r là bán kính đáy, h là chiều cao (cùng đơn vị độ dài như cm, m) và π ≈ 3,14. Trong bài này π lấy bằng 3,14 và không làm tròn thêm kết quả; nếu đề bài yêu cầu để đáp số theo π (ví dụ 60π) thì giữ nguyên π, không thay bằng 3,14.
Ví dụ 1: Hình trụ có bán kính đáy r = 6cm, chiều cao h = 10cm. Chu vi đáy: 2 × 3,14 × 6 = 37,68cm. Diện tích xung quanh: Sxq = 37,68 × 10 = 376,8cm².
Khi đề bài cho đường kính d thay vì bán kính, đổi trước bằng r = d : 2 rồi dùng công thức như trên.
Ví dụ 2: Một ống hình trụ có đường kính đáy d = 14cm, dài h = 20cm. Bán kính r = 14 : 2 = 7cm. Diện tích mặt ngoài của ống (không tính hai đầu): Sxq = 2 × 3,14 × 7 × 20 = 879,2cm².
Khi đã biết chu vi đáy C thì không cần tìm r: Sxq = C × h. Chu vi hình tròn tính theo C = 2πr, xem thêm bài diện tích hình tròn.
Diện tích toàn phần là tổng diện tích mặt xung quanh và hai đáy. Mỗi đáy là một hình tròn có diện tích π × r², nên:
Stp = Sxq + 2 × Sđáy = 2πrh + 2πr² = 2πr × (h + r)
Ví dụ 3 (tiếp ví dụ 1, r = 6cm, h = 10cm): diện tích một đáy: 3,14 × 6 × 6 = 113,04cm²; hai đáy: 2 × 113,04 = 226,08cm². Diện tích toàn phần: Stp = 376,8 + 226,08 = 602,88cm². Kiểm lại theo dạng rút gọn: 2 × 3,14 × 6 × (10 + 6) = 602,88cm², khớp.
Lưu ý theo đề bài: nếu vật là hộp bỏ nắp (chỉ có một đáy) thì diện tích cần tính là Sxq + πr², còn ống hở hai đầu thì chỉ tính Sxq. Đọc kỹ đề trước khi chọn công thức.
Thể tích hình trụ bằng diện tích đáy nhân với chiều cao: V = π × r² × h. Đơn vị là đơn vị khối (cm³, m³…).
Ví dụ 4 (tiếp r = 6cm, h = 10cm): V = 3,14 × 6 × 6 × 10 = 1130,4cm³.
Thể tích hình trụ “không đáy” hay ống rỗng: V = πr²h đo phần không gian nằm giữa hai mặt phẳng đáy, không phụ thuộc hai đáy có được bịt kín hay không. Vì vậy lòng một cái ống hở hai đầu vẫn có thể tích V = πr²h, với r là bán kính trong của ống. Nếu cần thể tích vật liệu làm thành ống có bán kính ngoài R, bán kính trong r và dài h thì lấy thể tích hình trụ ngoài trừ thể tích hình trụ trong: V = π × (R² − r²) × h.
Ví dụ 5: Ống có R = 5cm, r = 4cm, dài h = 10cm. V = 3,14 × (25 − 16) × 10 = 282,6cm³. Kiểm lại: trụ ngoài 3,14 × 25 × 10 = 785cm³, trụ trong 3,14 × 16 × 10 = 502,4cm³, hiệu 785 − 502,4 = 282,6cm³.
Từ các công thức trên suy ra:
Ví dụ 6: Hình trụ có Sxq = 326,56cm² và r = 4cm. Chiều cao: h = 326,56 : (2 × 3,14 × 4) = 326,56 : 25,12 = 13cm.
Ví dụ 7: Hình trụ có Sxq = 439,6cm² và h = 14cm. Bán kính: r = 439,6 : (2 × 3,14 × 14) = 439,6 : 87,92 = 5cm.
Ví dụ 8: Hình trụ có V = 1017,36cm³ và r = 6cm. Diện tích đáy: 3,14 × 6 × 6 = 113,04cm². Chiều cao: h = 1017,36 : 113,04 = 9cm.
Khi quay hình chữ nhật một vòng quanh một cạnh, cạnh làm trục là chiều cao h, cạnh kề với nó là bán kính đáy r. Cùng một hình chữ nhật 3cm × 5cm có thể quay theo hai cách:
Diện tích xung quanh của hai hình trụ bằng nhau (cùng bằng 2π × 3 × 5) nhưng thể tích khác nhau, vì Sxq chỉ phụ thuộc tích r × h còn V phụ thuộc r² × h.
Cắt hình trụ bằng mặt phẳng đi qua trục ta được thiết diện là hình chữ nhật có kích thước 2r × h. Khi thiết diện là hình vuông thì h = 2r; thay h = 2r vào các công thức trên được: Sxq = 2πr × 2r = 4πr², Stp = 2πr × (2r + r) = 6πr², V = πr² × 2r = 2πr³.
Ví dụ 9: Thiết diện qua trục là hình vuông, bán kính đáy r = 4cm nên h = 8cm. Sxq = 2 × 3,14 × 4 × 8 = 200,96cm² (cũng bằng 4 × 3,14 × 16); Stp = 200,96 + 2 × 3,14 × 16 = 301,44cm².
Hình trụ có đáy là hình tròn và mặt xung quanh cong; hình lăng trụ đứng có đáy là đa giác (tam giác, hình vuông…) và các mặt bên là hình chữ nhật. Hai hình tính theo cùng một cách: diện tích xung quanh = chu vi đáy × chiều cao, thể tích = diện tích đáy × chiều cao.
| Đại lượng | Hình trụ | Hình lăng trụ đứng |
|---|---|---|
| Đáy | Hình tròn bán kính r | Đa giác |
| Diện tích xung quanh | 2πr × h | Chu vi đáy × h |
| Diện tích toàn phần | Sxq + 2πr² | Sxq + 2 × diện tích đáy |
| Thể tích | πr² × h | Diện tích đáy × h |
Ví dụ 10: Lăng trụ đứng có đáy là hình vuông cạnh 4cm, chiều cao 10cm. Chu vi đáy 4 × 4 = 16cm nên Sxq = 16 × 10 = 160cm²; diện tích đáy 4 × 4 = 16cm² nên Stp = 160 + 2 × 16 = 192cm². Hình lập phương cạnh a là lăng trụ đứng đặc biệt: Sxq = 4a², Stp = 6a².
| Đại lượng | Công thức | Đơn vị |
|---|---|---|
| Chu vi đáy | C = 2πr | cm, m |
| Diện tích một đáy | Sđáy = πr² | cm², m² |
| Diện tích xung quanh | Sxq = 2πrh = C × h | cm², m² |
| Diện tích toàn phần | Stp = 2πrh + 2πr² = 2πr(h + r) | cm², m² |
| Thể tích | V = πr²h | cm³, m³ |
| Chiều cao (biết Sxq) | h = Sxq : (2πr) | cm, m |
| Bán kính (biết Sxq) | r = Sxq : (2πh) | cm, m |
| Chiều cao (biết V) | h = V : (πr²) | cm, m |
Tự làm trước, rồi mở đáp án để đối chiếu. Mọi bài lấy π = 3,14.
Bài 1. Hình trụ có bán kính đáy r = 9cm, chiều cao h = 6cm. Tính diện tích xung quanh và diện tích toàn phần.
Sxq = 2 × 3,14 × 9 × 6 = 339,12cm². Diện tích hai đáy: 2 × 3,14 × 9 × 9 = 508,68cm². Stp = 339,12 + 508,68 = 847,8cm².
Bài 2. Hình trụ có đường kính đáy 12cm, chiều cao 25cm. Tính diện tích xung quanh và thể tích.
r = 12 : 2 = 6cm. Sxq = 2 × 3,14 × 6 × 25 = 942cm². V = 3,14 × 6 × 6 × 25 = 2826cm³.
Bài 3. Hình trụ có chu vi đáy 50,24cm và chiều cao 7cm. Tính diện tích xung quanh, bán kính đáy và thể tích.
Sxq = C × h = 50,24 × 7 = 351,68cm². Bán kính: r = 50,24 : (2 × 3,14) = 8cm. Thể tích: V = 3,14 × 8 × 8 × 7 = 1406,72cm³.
Bài 4. Hình trụ có diện tích xung quanh 1256cm² và chiều cao 20cm. Tính bán kính đáy và thể tích.
r = 1256 : (2 × 3,14 × 20) = 1256 : 125,6 = 10cm. V = 3,14 × 10 × 10 × 20 = 6280cm³.
Bài 5. Một thùng chứa hình trụ có đường kính đáy 1m, cao 1,5m (kích thước lòng thùng). Thùng chứa được bao nhiêu lít nước khi đầy? (1m³ = 1000 lít)
r = 1 : 2 = 0,5m. V = 3,14 × 0,5 × 0,5 × 1,5 = 1,1775m³ = 1177,5 lít.
Bài 6. Một cột hình trụ có đường kính 40cm, cao 3m. Tính diện tích mặt xung quanh của cột theo mét vuông (không tính hai đầu).
Đổi 40cm = 0,4m nên r = 0,2m. Sxq = 2 × 3,14 × 0,2 × 3 = 3,768m².
Bài 7. Quay hình chữ nhật ABCD có AB = 4cm, AD = 7cm một vòng quanh cạnh AB. Tính diện tích xung quanh và thể tích hình trụ tạo thành.
Trục là AB nên h = 4cm, bán kính đáy r = AD = 7cm. Sxq = 2 × 3,14 × 7 × 4 = 175,84cm². V = 3,14 × 7 × 7 × 4 = 615,44cm³.
Bài 8. Giữ nguyên chiều cao, tăng bán kính đáy hình trụ lên 3 lần. Diện tích xung quanh và thể tích thay đổi thế nào?
Sxq = 2πrh tỉ lệ thuận với r nên gấp 3 lần. V = πr²h tỉ lệ với r² nên gấp 3² = 9 lần.
Diện tích xung quanh hình trụ bằng chu vi đáy nhân với chiều cao: Sxq = 2 × π × r × h, với r là bán kính đáy, h là chiều cao và π xấp xỉ 3,14. Ví dụ r = 6cm, h = 10cm thì Sxq = 2 × 3,14 × 6 × 10 = 376,8cm².
Diện tích toàn phần bằng diện tích xung quanh cộng diện tích hai đáy: Stp = 2πrh + 2πr² = 2πr(h + r). Ví dụ r = 6cm, h = 10cm thì Stp = 376,8 + 2 × 113,04 = 602,88cm².
Thể tích hình trụ bằng diện tích đáy nhân chiều cao: V = π × r² × h. Ví dụ r = 6cm, h = 10cm thì V = 3,14 × 6 × 6 × 10 = 1130,4cm³.
Hình trụ không đáy (ống hở hai đầu) vẫn có thể tích phần lòng ống V = πr²h, với r là bán kính trong của ống, vì thể tích không phụ thuộc hai đáy có được bịt kín hay không. Nếu cần thể tích vật liệu làm thành ống thì lấy V = π(R² − r²)h, với R là bán kính ngoài và r là bán kính trong.
Diện tích xung quanh lăng trụ đứng bằng chu vi đáy nhân với chiều cao: Sxq = chu vi đáy × h. Ví dụ đáy là hình vuông cạnh 4cm, cao 10cm thì Sxq = 16 × 10 = 160cm²; diện tích toàn phần cộng thêm hai đáy: 160 + 2 × 16 = 192cm².
Từ Sxq = 2πrh suy ra h = Sxq : (2πr). Ví dụ Sxq = 326,56cm² và r = 4cm thì h = 326,56 : (2 × 3,14 × 4) = 326,56 : 25,12 = 13cm.