Пирамида. Пресечена пирамида

Пирамидасе нарича многостен, едно от лицата на което е многоъгълник ( база ), а всички останали лица са триъгълници с общ връх ( странични лица ) (фиг. 15). Пирамидата се нарича правилно ако основата му е правилен многоъгълника върхът на пирамидата се проектира в центъра на основата (фиг. 16). Нарича се триъгълна пирамида, в която всички ръбове са равни тетраедър .

Странично ребропирамида се нарича страната на страничното лице, която не принадлежи на основата Височина пирамида е разстоянието от нейния връх до равнината на основата. Всички странични ръбове на правилна пирамида са равни един на друг, всички странични лица са равни равнобедрени триъгълници. Височината на страничната повърхност на правилна пирамида, изтеглена от върха, се нарича апотема . диагонално сечение Сечение на пирамидата се нарича равнина, минаваща през два странични ръба, които не принадлежат на едно и също лице.

Площ на страничната повърхностпирамида се нарича сумата от площите на всички странични лица. ■ площ пълна повърхност е сумата от площите на всички странични лица и основата.

Теореми

1. Ако в пирамидата всички странични ръбове са еднакво наклонени към равнината на основата, тогава върхът на пирамидата се проектира в центъра на описаната окръжност близо до основата.

2. Ако в една пирамида всички странични ръбове имат равни дължини, тогава върхът на пирамидата се проектира в центъра на описаната окръжност близо до основата.

3. Ако в пирамидата всички лица са еднакво наклонени към равнината на основата, тогава върхът на пирамидата се проектира в центъра на окръжността, вписана в основата.

За изчисляване на обема на произволна пирамида е правилна формулата:

където V- сила на звука;

S основен- основна площ;

зе височината на пирамидата.

За правилна пирамида са верни следните формули:

където стр- периметъра на основата;

з а- апотема;

з- височина;

S пълен

S страна

S основен- основна площ;

Vе обемът на правилна пирамида.

пресечена пирамиданаречена част от пирамидата, затворена между основата и режещата равнина, успоредна на основата на пирамидата (фиг. 17). Правилна пресечена пирамида наречена част от правилна пирамида, затворена между основата и режещата равнина, успоредна на основата на пирамидата.

Основипресечена пирамида - подобни многоъгълници. Странични лица - трапец. Височина пресечена пирамида се нарича разстоянието между нейните основи. Диагонал Пресечена пирамида е сегмент, свързващ нейните върхове, които не лежат на едно и също лице. диагонално сечение Сечение на пресечена пирамида се нарича равнина, минаваща през два странични ръба, които не принадлежат на едно и също лице.

За пресечена пирамида са валидни формулите:

(4)

където С 1 , С 2 - области на горната и долни бази;

S пълене общата площ на повърхността;

S странае площта на страничната повърхност;

з- височина;

Vе обемът на пресечената пирамида.

За правилна пресечена пирамида е вярна следната формула:

където стр 1 , стр 2 - базови периметри;

з а- апотема на правилна пресечена пирамида.

Пример 1В правилната триъгълна пирамида двустенният ъгъл в основата е 60º. Намерете тангенса на ъгъла на наклона на страничния ръб към равнината на основата.

Решение.Да направим чертеж (фиг. 18).

Правилна е пирамидата, значи в основата равностранен триъгълники всички странични лица са равни равнобедрени триъгълници. Двустенният ъгъл при основата е ъгълът на наклона на страничната повърхност на пирамидата към равнината на основата. Линейният ъгъл ще бъде ъгълът амежду два перпендикуляра: т.е. Върхът на пирамидата се проектира в центъра на триъгълника (центъра на описаната окръжност и вписаната окръжност в триъгълника ABC). Ъгълът на наклона на страничното ребро (напр SB) е ъгълът между самия ръб и неговата проекция върху основната равнина. За ребро SBтози ъгъл ще бъде ъгълът SBD. За да намерите допирателната, трябва да знаете краката ТАКАи ОВ. Нека дължината на сегмента BDе 3 а. точка Олинейна отсечка BDсе разделя на части: и От намираме ТАКА: От намираме:

Отговор:

Пример 2Намерете обема на правилна пресечена четириъгълна пирамида, ако диагоналите на основите й са cm и cm, а височината е 4 cm.

Решение.За да намерим обема на пресечена пирамида, използваме формула (4). За да намерите площите на основите, трябва да намерите страните на квадратите на основата, като знаете техните диагонали. Страните на основите са съответно 2 см и 8 см. Това означава площите на основите и Замествайки всички данни във формулата, изчисляваме обема на пресечената пирамида:

Отговор: 112 cm3.

Пример 3Намерете площта на страничната страна на правилна триъгълна пресечена пирамида, чиито страни на основите са 10 cm и 4 cm, а височината на пирамидата е 2 cm.

Решение.Да направим чертеж (фиг. 19).

Страничната страна на тази пирамида е равнобедрен трапец. За да изчислите площта на трапец, трябва да знаете основите и височината. Базите са дадени по условие, само височината остава неизвестна. Намерете го откъде НО 1 дперпендикулярно от точка НО 1 на равнината на долната основа, А 1 д- перпендикулярно от НО 1 на AC. НО 1 д\u003d 2 см, тъй като това е височината на пирамидата. За намиране DEще направим допълнителен чертеж, в който ще изобразим изглед отгоре (фиг. 20). Точка О- проекция на центровете на горната и долната основа. тъй като (виж Фиг. 20) и От друга страна Добрее радиусът на вписаната окръжност и ОМе радиусът на вписаната окръжност:

MK=DE.

Според Питагоровата теорема от

Странична лицева зона:

Отговор:

Пример 4В основата на пирамидата лежи равнобедрен трапец, чиито основи аи b (а> b). Всяка странична повърхност образува ъгъл, равен на равнината на основата на пирамидата й. Намерете общата повърхност на пирамидата.

Решение.Да направим чертеж (фиг. 21). Обща повърхност на пирамидата SABCDе равна на сумата от площите и площта на трапеца ABCD.

Използваме твърдението, че ако всички лица на пирамидата са еднакво наклонени към равнината на основата, тогава върхът се проектира в центъра на окръжността, вписана в основата. Точка О- проекция на върха Св основата на пирамидата. Триъгълник SODе ортогоналната проекция на триъгълника CSDкъм базовата равнина. Според теоремата за площта на ортогоналната проекция на плоска фигура получаваме:

По същия начин това означава По този начин проблемът беше намален до намиране на площта на трапеца ABCD. Начертайте трапец ABCDотделно (фиг. 22). Точка Ое център на окръжност, вписана в трапец.

Тъй като окръжност може да бъде вписана в трапец, тогава или По Питагоровата теорема имаме

Концепция за пирамида

Определение 1

Геометрична фигура, образувана от многоъгълник и точка, която не лежи в равнината, съдържаща този многоъгълник, свързана с всички върхове на многоъгълника, се нарича пирамида (фиг. 1).

Многоъгълникът, от който е съставена пирамидата, се нарича основа на пирамидата, триъгълниците, получени чрез свързване с точката, са страничните стени на пирамидата, страните на триъгълниците са страните на пирамидата, а точката е обща за всички триъгълници е върхът на пирамидата.

Видове пирамиди

В зависимост от броя на ъглите в основата на пирамидата тя може да бъде наречена триъгълна, четириъгълна и т.н. (фиг. 2).

Фигура 2.

Друг вид пирамида е правилната пирамида.

Нека въведем и докажем свойството на правилната пирамида.

Теорема 1

Всички странични лица на правилна пирамида са равнобедрени триъгълници, които са равни помежду си.

Доказателство.

Да разгледаме правилна $n-$ъгълна пирамида с връх $S$ с височина $h=SO$. Нека опишем кръг около основата (фиг. 4).

Фигура 4

Да разгледаме триъгълника $SOA$. По Питагоровата теорема получаваме

Очевидно всеки страничен ръб ще бъде дефиниран по този начин. Следователно всички странични ръбове са равни един на друг, тоест всички странични лица са равнобедрени триъгълници. Нека докажем, че те са равни помежду си. Тъй като основата е правилен многоъгълник, основите на всички странични лица са равни една на друга. Следователно всички странични лица са равни според III знак за равенство на триъгълниците.

Теоремата е доказана.

Сега въвеждаме следното определение, свързано с концепцията за правилна пирамида.

Определение 3

Апотемата на правилната пирамида е височината на страничната й страна.

Очевидно според теорема 1 всички апотеми са равни.

Теорема 2

Площта на страничната повърхност на правилната пирамида се определя като произведението на полупериметъра на основата и апотемата.

Доказателство.

Нека означим страната на основата на $n-$въглищната пирамида с $a$, а апотемата с $d$. Следователно площта на страничната повърхност е равна на

Тъй като според теорема 1 всички страни са равни, тогава

Теоремата е доказана.

Друг вид пирамида е пресечената пирамида.

Определение 4

Ако през обикновена пирамида се прекара равнина, успоредна на нейната основа, то фигурата, образувана между тази равнина и равнината на основата, се нарича пресечена пирамида (фиг. 5).

Фигура 5. Пресечена пирамида

Страничните стени на пресечената пирамида са трапецовидни.

Теорема 3

Площта на страничната повърхност на правилната пресечена пирамида се определя като произведението на сумата от полупериметрите на основите и апотемата.

Доказателство.

Нека означим страните на основите на $n-$въглищната пирамида съответно с $a\ и\ b$, а апотемата с $d$. Следователно площта на страничната повърхност е равна на

Тъй като всички страни са равни, тогава

Теоремата е доказана.

Примерна задача

Пример 1

Намерете площта на страничната повърхност на пресечената триъгълна пирамида, ако се получава от правилна пирамида с основна страна 4 и апотема 5 чрез отрязване от равнина, минаваща през средната линия на страничните стени.

Решение.

По теоремата за средната линия получаваме това горна основана пресечената пирамида е $4\cdot \frac(1)(2)=2$, а апотемата е $5\cdot \frac(1)(2)=2,5$.

Тогава, съгласно теорема 3, получаваме

Въведение

Когато започнахме да изучаваме стереометрични фигури, докоснахме темата "Пирамида". Харесахме тази тема, защото пирамидата се използва много често в архитектурата. И тъй като нашите бъдеща професияархитект, вдъхновени от тази фигура, смятаме, че тя ще може да ни тласне към страхотни проекти.

Силата на архитектурните конструкции, най-важното им качество. Свързвайки силата, първо, с материалите, от които са създадени, и, второ, с характеристиките на дизайнерските решения, се оказва, че здравината на конструкцията е пряко свързана с геометричната форма, която е основна за нея.

С други думи, говорим за геометрична фигура, която може да се разглежда като модел на съответната архитектурна форма. Оказва се, че геометричната форма определя и здравината на архитектурната конструкция.

Египетските пирамиди отдавна се смятат за най-издръжливата архитектурна структура. Както знаете, те имат формата на правилни четириъгълни пирамиди.

Именно тази геометрична форма осигурява най-голяма стабилност поради голямата площ на основата. От друга страна, формата на пирамидата гарантира, че масата намалява с увеличаване на височината над земята. Именно тези две свойства правят пирамидата стабилна и следователно здрава в условията на гравитация.

Цел на проекта: научете нещо ново за пирамидите, задълбочете знанията и намерете практически приложения.

За постигането на тази цел беше необходимо да се решат следните задачи:

Научете историческа информация за пирамидата

Помислете за пирамидата геометрична фигура

Намерете приложение в бита и архитектурата

Открийте приликите и разликите между пирамидите, разположени в различни частиСвета

Теоретична част

Историческа информация

Началото на геометрията на пирамидата е положено в древен Египет и Вавилон, но активно се развива през Древна Гърция. Първият, който установява на какво е равен обемът на пирамидата е Демокрит, а Евдокс от Книд го доказва. Древногръцкият математик Евклид систематизира знанията за пирамидата в XII том на своето "Начала", а също така извежда първото определение на пирамидата: телесна фигура, ограничена от равнини, които се събират от една равнина в една точка.

Гробниците на египетските фараони. Най-големите от тях - пирамидите на Хеопс, Хефрен и Микерин в Ел Гиза в древността са били смятани за едно от Седемте чудеса на света. Издигането на пирамидата, в която гърците и римляните вече са виждали паметник на безпрецедентната гордост на царете и жестокостта, която обрича целия народ на Египет на безсмислено строителство, е най-важният култов акт и трябваше да изрази, очевидно, мистичната идентичност на страната и нейния владетел. Населението на страната е работело по изграждането на гробницата в свободната от земеделска работа част от годината. Редица текстове свидетелстват за вниманието и грижите, които самите царе (макар и от по-късно време) са полагали към изграждането на гробницата и нейните строители. Известно е и за специалните култови почести, които се оказват самата пирамида.

Основни понятия

ПирамидаНарича се полиедър, основата на който е многоъгълник, а останалите лица са триъгълници с общ връх.

апотема- височината на страничната повърхност на правилна пирамида, изтеглена от нейния връх;

Странични лица- триъгълници, събиращи се на върха;

Странични ребра- общи страни на страничните лица;

върха на пирамидата- точка, свързваща страничните ръбове и не лежаща в равнината на основата;

Височина- сегмент от перпендикуляр, прекаран през върха на пирамидата до равнината на нейната основа (краищата на този сегмент са върхът на пирамидата и основата на перпендикуляра);

Диагонално сечение на пирамида- сечение на пирамидата, минаващо през върха и диагонала на основата;

База- многоъгълник, който не принадлежи на върха на пирамидата.

Основните свойства на правилната пирамида

Страничните ръбове, страничните лица и апотемите са съответно равни.

Двустенните ъгли при основата са равни.

Двустенните ъгли при страничните ръбове са равни.

Всяка точка на височина е на еднакво разстояние от всички основни върхове.

Всяка точка на височина е на еднакво разстояние от всички странични лица.

Основни пирамидални формули

Площта на страничната и пълната повърхност на пирамидата.

Площта на страничната повърхност на пирамидата (пълна и пресечена) е сумата от площите на всички нейни странични лица, общата повърхност е сумата от площите на всички нейни лица.

Теорема: Площта на страничната повърхност на правилна пирамида е равна на половината от произведението на периметъра на основата и апотемата на пирамидата.

стр- периметър на основата;

ч- апотема.

Площта на страничните и пълните повърхности на пресечена пирамида.

p1, стр 2 - базови периметри;

ч- апотема.

Р- обща площ на правилна пресечена пирамида;

S страна- площ на страничната повърхност на правилна пресечена пирамида;

S1 + S2- основна площ

Обем на пирамидата

форма Обемната скала се използва за пирамиди от всякакъв вид.

зе височината на пирамидата.

Ъгли на пирамидата

Ъглите, образувани от страничната повърхност и основата на пирамидата, се наричат ​​двустенни ъгли в основата на пирамидата.

Двустенният ъгъл е образуван от два перпендикуляра.

За да определите този ъгъл, често трябва да използвате теоремата за трите перпендикуляра.

Наричат ​​се ъглите, образувани от страничен ръб и неговата проекция върху равнината на основата ъгли между страничния ръб и равнината на основата.

Ъгълът, образуван от две странични лица, се нарича двустенен ъгъл при страничния ръб на пирамидата.

Ъгълът, който се образува от два странични ръба на едно лице на пирамидата, се нарича ъгъл на върха на пирамидата.

Раздели на пирамидата

Повърхнината на пирамида е повърхността на многостен. Всяко от нейните лица е равнина, така че сечението на пирамидата, дадено от секущата равнина, е начупена линия, състояща се от отделни прави линии.

Диагонално сечение

Сечението на пирамида с равнина, минаваща през два странични ръба, които не лежат на едно и също лице, се нарича диагонално сечениепирамиди.

Паралелни секции

Теорема:

Ако пирамидата се пресича от равнина, успоредна на основата, тогава страничните ръбове и височини на пирамидата се разделят от тази равнина на пропорционални части;

Разрезът на тази равнина е многоъгълник, подобен на основата;

Площите на сечението и основата са свързани една с друга като квадрати на техните разстояния от върха.

Видове пирамиди

Правилна пирамида- пирамида, чиято основа е правилен многоъгълник, а върхът на пирамидата е проектиран в центъра на основата.

В правилната пирамида:

1. страничните ребра са равни

2. страничните лица са равни

3. апотемите са равни

4. двустенните ъгли в основата са равни

5. двустенните ъгли при страничните ръбове са равни

6. всяка точка на височина е на еднакво разстояние от всички основни върхове

7. всяка точка на височина е на еднакво разстояние от всички странични лица

Пресечена пирамида- частта от пирамидата, затворена между нейната основа и режеща равнина, успоредна на основата.

Основата и съответното сечение на пресечена пирамида се наричат основи на пресечена пирамида.

Нарича се перпендикуляр, изтеглен от всяка точка на една основа към равнината на друга височината на пресечената пирамида.

Задачи

номер 1. В дясно четириъгълна пирамидаточка O е центърът на основата, SO=8 см, BD=30 см. Намерете страничния ръб SA.

Разрешаване на проблем

номер 1. В правилната пирамида всички лица и ръбове са равни.

Да разгледаме OSB: OSB-правоъгълен правоъгълник, защото.

SB 2 \u003d SO 2 + OB 2

SB2=64+225=289

Пирамида в архитектурата

Пирамида - монументална структура под формата на обикновен правилен геометрична пирамида, при което страните се събират в една точка. Според функционалното предназначение пирамидите в древността са били място за погребение или поклонение. Основата на пирамидата може да бъде триъгълна, четириъгълна или многоъгълна с произволен брой върхове, но най-разпространената версия е четириъгълната основа.

Значителен брой пирамиди са известни, построени различни култури древен святпредимно като храмове или паметници. Най-големите пирамиди са египетските пирамиди.

По цялата земя можете да видите архитектурни структури под формата на пирамиди. Пирамидалните сгради напомнят за древни времена и изглеждат много красиви.

Пирамидите на Египетнай велик архитектурни паметници древен Египет, сред които едно от „Седемте чудеса на света” е Хеопсовата пирамида. От подножието до върха достига 137,3 м, а преди да загуби върха, височината му е била 146,7 м.

Сградата на радиостанцията в столицата на Словакия, наподобяваща обърната пирамида, е построена през 1983 г. Освен офиси и сервизни помещения, вътре в обема има доста просторен концертна зала, която има едно от най-големите тела в Словакия.

Лувърът, който „е мълчалив и величествен като пирамида“, е претърпял много промени през вековете, преди да се превърне в най-големият музейспокойствие. Роден е като крепост, издигната от Филип Август през 1190 г., която скоро се превръща в кралска резиденция. През 1793 г. дворецът става музей. Колекциите се обогатяват чрез завещания или покупки.

Първо ниво

Пирамида. визуално ръководство (2019)

Какво е пирамида?

Как изглежда тя?

Виждате ли: при пирамидата отдолу (казват " в основата"") някакъв многоъгълник и всички върхове на този многоъгълник са свързани с някаква точка в пространството (тази точка се нарича " връх»).

Цялата тази структура има странични лица, странични ребраи базови ребра. Още веднъж, нека начертаем пирамида заедно с всички тези имена:

Някои пирамиди може да изглеждат много странни, но все пак са пирамиди.

Ето, например, доста "наклонено" пирамида.

И още малко за имената: ако в основата на пирамидата има триъгълник, тогава пирамидата се нарича триъгълна;

В същото време точката, в която падна височина, е наречен височина основа. Имайте предвид, че в "кривите" пирамиди височинаможе дори да е извън пирамидата. Като този:

И в това няма нищо ужасно. Прилича на тъп триъгълник.

Правилна пирамида.

Много трудни думи? Нека дешифрираме: " В основата - правилно"- това е разбираемо. А сега не забравяйте, че правилният многоъгълник има център - точка, която е центърът на и , и .

Е, и думите „върхът е проектиран в центъра на основата“ означават, че основата на височината попада точно в центъра на основата. Вижте колко гладко и сладко изглежда дясна пирамида.

Шестоъгълна: в основата - правилен шестоъгълник, върхът е проектиран в центъра на основата.

четириъгълна: в основата - квадрат, върхът се проектира в пресечната точка на диагоналите на този квадрат.

триъгълна: в основата е правилен триъгълник, върхът се проектира в пресечната точка на височините (те също са медиани и ъглополовящи) на този триъгълник.

Силно важни свойства на правилната пирамида:

В дясната пирамида

• всички странични ръбове са равни.
• всички странични лица са равнобедрени триъгълници и всички тези триъгълници са равни.

Обем на пирамидата

Основната формула за обема на пирамидата:

Откъде точно дойде? Това не е толкова просто и в началото просто трябва да запомните, че пирамидата и конусът имат обем във формулата, но цилиндърът не.

Сега нека изчислим обема на най-популярните пирамиди.

Нека страната на основата е равна, а страничният ръб равен. Трябва да намеря и.

Това е района правоъгълен триъгълник.

Нека си припомним как да търсим тази област. Използваме формулата за площ:

Имаме "" - това и "" - също това, а.

Сега да намерим.

Според Питагоровата теорема за

Какво значение има? Това е радиусът на описаната окръжност в, защото пирамидаправилноа оттам и центъра.

Тъй като - точката на пресичане и медианата също.

(Питагоровата теорема за)

Заместител във формулата за.

Нека включим всичко във формулата за обем:

Внимание:ако имате правилен тетраедър (т.е.), тогава формулата е:

Нека страната на основата е равна, а страничният ръб равен.

Няма нужда да търсите тук; тъй като в основата е квадрат, и следователно.

Да намерим. Според Питагоровата теорема за

знаем ли почти. Виж:

(видяхме това чрез преглед).

Заместете във формулата:

И сега заместваме и във формулата за обем.

Нека страната на основата да е равна, а страничният ръб.

Как да намеря? Вижте, шестоъгълникът се състои от точно шест еднакви правилни триъгълника. Вече търсихме площта на правилен триъгълник при изчисляване на обема на правилна триъгълна пирамида, тук използваме намерената формула.

Сега нека намерим (това).

Според Питагоровата теорема за

Но какво значение има? Това е просто, защото (и всички останали също) е правилно.

Заменяме:

\displaystyle V=\frac(\sqrt(3))(2)((a)^(2))\sqrt(((b)^(2))-((a)^(2)))

ПИРАМИДА. НАКРАТКО ЗА ГЛАВНОТО

Пирамидата е многостен, който се състои от всеки плосък многоъгълник (), точка, която не лежи в равнината на основата (върхът на пирамидата) и всички сегменти, свързващи върха на пирамидата с основните точки (странични ръбове).

Перпендикуляр, пуснат от върха на пирамидата към равнината на основата.

Правилна пирамида- пирамида, която има правилен многоъгълник в основата, а върхът на пирамидата е проектиран в центъра на основата.

Свойство на правилна пирамида:

• В правилната пирамида всички странични ръбове са равни.
• Всички странични лица са равнобедрени триъгълници и всички тези триъгълници са равни.