Ono što se naziva pravilnom krnjom piramidom. Piramida. Krnja piramida

Kako možete izgraditi piramidu? Na površini R Konstruirajmo mnogokut, na primjer peterokut ABCDE. Izvan aviona R Uzmimo točku S. Spajanjem točke S segmentima sa svim točkama mnogokuta dobivamo SABCDE piramidu (sl.).

Točka S se zove vrh, a mnogokut ABCDE je osnova ovu piramidu. Dakle, piramida s vrhom S i bazom ABCDE je unija svih segmenata gdje je M ∈ ABCDE.

Trokuti SAB, SBC, SCD, SDE, SEA nazivaju se bočna lica piramide, zajedničke stranice bočnih stranica SA, SB, SC, SD, SE - bočna rebra.

Piramide se zovu trokutasti, četverokutni, p-kutasti ovisno o broju stranica baze. Na sl. Date su slike trokutastih, četverokutnih i šesterokutnih piramida.

Ravnina koja prolazi vrhom piramide i dijagonalom baze naziva se dijagonala, a rezultirajući odjeljak je dijagonala. Na sl. 186 jedan od dijagonalnih presjeka šesterokutne piramide je osjenčan.

Okomit odsječak povučen vrhom piramide na ravninu njezine baze naziva se visina piramide (krajevi tog odsječka su vrh piramide i podnožje okomice).

Piramida se zove ispraviti, ako je baza piramide pravilan mnogokut, a vrh piramide je projiciran u njenom središtu.

svi bočna lica pravilna piramida – sukladni jednakokračni trokuti. Prava piramida ima sve bočna rebra kongruentan.

Visina bočne strane pravilne piramide povučena iz njenog vrha naziva se apotema piramide. Svi apotemi pravilne piramide su podudarni.

Ako stranicu baze označimo kao A, a apotem kroz h, tada je površina jedne bočne strane piramide 1/2 Ah.

Zbroj površina svih bočnih stranica piramide naziva se površina bočne površine piramida i označena je stranom S.

Jer bočna površina pravilna piramida sastoji se od n sukladna lica, dakle

S strana = 1/2 ahn= P h / 2 ,

gdje je P opseg baze piramide. Stoga,

S strana = P h / 2

tj. Površina bočne površine pravilne piramide jednaka je polovici umnoška opsega baze i apoteme.

Ukupna površina piramide izračunava se formulom

S = S okn. + S strana. .

Volumen piramide jednak je jednoj trećini umnoška površine njezine baze S ocn. do visine H:

V = 1 / 3 S glavni. N.

Izvod ove i nekih drugih formula bit će dan u jednom od sljedećih poglavlja.

Sagradimo sada piramidu na drugačiji način. Neka je dan poliedarski kut, na primjer, pentaedarski, s vrhom S (slika).

Nacrtajmo avion R tako da siječe sve bridove zadanog poliedarskog kuta u različitim točkama A, B, C, D, E (sl.). Tada se SABCDE piramida može smatrati sjecištem poliedarskog kuta i poluprostora s granicom R, u kojem se nalazi vrh S.

Očito, broj svih lica piramide može biti proizvoljan, ali ne manji od četiri. Kada se trokutasti kut siječe s ravninom, dobiva se trokutasta piramida koja ima četiri strane. Bilo koja trokutasta piramida ponekad se naziva tetraedar, što znači tetraedar.

Krnja piramida može se dobiti ako se piramida presječe ravninom paralelnom s ravninom baze.

Na sl. Dana je slika četverokutne krnje piramide.

Nazivaju se i krnje piramide trokutasti, četverokutni, n-kutni ovisno o broju stranica baze. Iz konstrukcije krnje piramide proizlazi da ona ima dvije baze: gornju i donju. Osnove krnje piramide su dva mnogokuta čije su stranice u parovima paralelne. Bočne strane krnje piramide su trapezi.

Visina krnja piramida je okomit segment povučen iz bilo koje točke gornje baze do ravnine donje.

Pravilna krnja piramida je dio pravilne piramide zatvoren između baze i presječne ravnine paralelne s bazom. Visina bočne plohe pravilne krnje piramide (trapeza) naziva se apotema.

Može se dokazati da pravilna krnja piramida ima sukladne bočne bridove, da su sve bočne plohe sukladne i da su svi apotemi sukladni.

Ako je u ispravnom krnjem n-ugljena piramida kroz A I b n označavaju duljine stranica gornje i donje baze, a kroz h je duljina apoteme, tada je površina svake bočne strane piramide jednaka

1 / 2 (A + b n) h

Zbroj površina svih bočnih stranica piramide naziva se površina njezine bočne površine i označava se S stranom. . Očito, za ispravan krnji n-piramida ugljena

S strana = n 1 / 2 (A + b n) h.

Jer godišnje= P i nb n= P 1 - perimetri baza krnje piramide, dakle

S strana = 1/2 (P + P 1) h,

odnosno površina bočne površine pravilne krnje piramide jednaka je polovici umnoška zbroja opsega njezinih baza i apoteme.

Presjek paralelan s bazom piramide

Teorema. Ako je piramida presječena ravninom paralelnom s bazom, tada je:

1) bočna rebra i visina bit će podijeljeni na proporcionalne dijelove;

2) u presjeku ćete dobiti poligon sličan bazi;

3) površine presjeka i baze odnose se kao kvadrati njihovih udaljenosti od vrha.

Dovoljno je dokazati teorem za trokutastu piramidu.

Budući da paralelne ravnine siječe treća ravnina duž paralelnih pravaca, tada je (AB) || (A 1 B 1), (BC) ||(B 1 C 1), (AC) || (A 1 C 1) (sl.).

Paralelni pravci sijeku stranice kuta na razmjerne dijelove, pa prema tome

$$ \frac(\lijevo|(SA)\desno|)(\lijevo|(SA_1)\desno|)=\frac(\lijevo|(SB)\desno|)(\lijevo|(SB_1)\desno| )=\frac(\lijevo|(SC)\desno|)(\lijevo|(SC_1)\desno|) $$

Prema tome, ΔSAB ~ ΔSA 1 B 1 i

$$ \frac(\lijevo|(AB)\desno|)(\lijevo|(A_(1)B_1)\desno|)=\frac(\lijevo|(SB)\desno|)(\lijevo|(SB_1 )\desno|) $$

ΔSBC ~ ΔSB 1 C 1 i

$$ \frac(\lijevo|(BC)\desno|)(\lijevo|(B_(1)C_1)\desno|)=\frac(\lijevo|(SB)\desno|)(\lijevo|(SB_1 )\desno|)=\frac(\lijevo|(SC)\desno|)(\lijevo|(SC_1)\desno|) $$

Tako,

$$ \frac(\lijevo|(AB)\desno|)(\lijevo|(A_(1)B_1)\desno|)=\frac(\lijevo|(BC)\desno|)(\lijevo|(B_ (1)C_1)\desno|)=\frac(\lijevo|(AC)\desno|)(\lijevo|(A_(1)C_1)\desno|) $$

Odgovarajući kutovi trokuta ABC i A 1 B 1 C 1 su sukladni, poput kutova s ​​paralelnim i jednakim stranicama. Zato

ΔABC ~ ΔA 1 B 1 C 1

Površine sličnih trokuta odnose se kao kvadrati odgovarajućih stranica:

$$ \frac(S_(ABC))(S_(A_1 B_1 C_1))=\frac(\lijevo|(AB)\desno|^2)(\lijevo|(A_(1)B_1)\desno|^2 ) $$

$$ \frac(\lijevo|(AB)\desno|)(\lijevo|(A_(1)B_1)\desno|)=\frac(\lijevo|(SH)\desno|)(\lijevo|(SH_1 )\desno|) $$

Stoga,

$$ \frac(S_(ABC))(S_(A_1 B_1 C_1))=\frac(\lijevo|(SH)\desno|^2)(\lijevo|(SH_1)\desno|^2) $$

Teorema. Ako dvije piramide sa jednake visine presječene na istoj udaljenosti od vrha ravninama paralelnim s bazama, tada su površine presjeka proporcionalne površinama baza.

Neka su (slika 84) B i B 1 površine baza dviju piramida, H visina svake od njih, b I b 1 - područja presjeka ravninama paralelnim s bazama i udaljenim od vrhova na istoj udaljenosti h.

Prema prethodnom teoremu imat ćemo:

$$ \frac(b)(B)=\frac(h^2)(H^2)\: i \: \frac(b_1)(B_1)=\frac(h^2)(H^2) $ $
gdje
$$ \frac(b)(B)=\frac(b_1)(B_1)\: ili \: \frac(b)(b_1)=\frac(B)(B_1) $$

Posljedica. Ako je B = B 1, tada b = b 1, tj. Ako dvije piramide jednakih visina imaju jednake baze, tada su presjeci jednako udaljeni od vrha jednaki.

Ostali materijali

Ova lekcija će vam pomoći da steknete ideju o temi „Piramida. Pravilna i krnja piramida." U ovoj lekciji ćemo se upoznati s pojmom pravilne piramide i dati joj definiciju. Zatim dokazujemo teorem o bočnoj plohi pravilne piramide i teorem o bočnoj plohi pravilne krnje piramide.

Tema: Piramida

Lekcija: Pravilne i krnje piramide

Definicija: Pravilna n-kutna piramida je piramida koja ima pravilan n-kut u svojoj osnovi, a visina je projicirana u središte tog n-kuta (slika 1).

Riža. 1

Pravilna trokutasta piramida

Prvo, razmotrimo ∆ABC (sl. 2), u kojem je AB=BC=CA (to jest, pravilan trokut leži u osnovi piramide). U pravilnom trokutu središta upisane i opisane kružnice poklapaju se i središte su samog trokuta. U ovom slučaju, središte se nalazi na sljedeći način: pronađite sredinu AB - C 1, nacrtajte segment CC 1, koji je medijan, simetrala i visina; slično, nalazimo sredinu AC - B 1 i crtamo segment BB 1. Sjecište BB 1 i CC 1 bit će točka O, koja je središte ∆ABC.

Spojimo li središte trokuta O s vrhom piramide S, dobit ćemo visinu piramide SO ⊥ ABC, SO = h.

Spajanjem točke S s točkama A, B i C dobivamo bočne bridove piramide.

Dobili smo pravilnu trokutastu SABC piramidu (slika 2).

U ovoj lekciji ćemo pogledati krnju piramidu, upoznati se s pravilnom krnjom piramidom i proučiti njihova svojstva.

Prisjetimo se pojma n-kutne piramide na primjeru trokutaste piramide. Dan je trokut ABC. Izvan ravnine trokuta uzeta je točka P povezana s vrhovima trokuta. Dobivena poliedarska ploha naziva se piramida (slika 1).

Riža. 1. Trokutasta piramida

Presjecimo piramidu ravninom paralelnom s ravninom baze piramide. Lik dobiven između tih ravnina naziva se krnja piramida (slika 2).

Riža. 2. Krnja piramida

Osnovni elementi:

Gornja baza;

ABC donja baza;

Bočno lice;

Ako je PH visina originalne piramide, onda je to visina krnje piramide.

Svojstva krnje piramide proizlaze iz načina njezine konstrukcije, naime iz paralelnosti ravnina baza:

Sve bočne strane krnje piramide su trapezi. Razmotrimo, na primjer, rub. Ima svojstvo paralelnih ravnina (budući da su ravnine paralelne, one sijeku bočnu plohu originalne AVR piramide duž paralelnih ravnih linija), ali istovremeno nisu paralelne. Očito, četverokut je trapez, kao i sva bočna lica krnje piramide.

Omjer baza je isti za sve trapeze:

Imamo nekoliko parova sličnih trokuta s istim koeficijentom sličnosti. Na primjer, trokuti i RAB slični su zbog paralelnosti ravnina i , koeficijent sličnosti:

U isto vrijeme, trokuti i RVS slični su s koeficijentom sličnosti:

Očito je da su koeficijenti sličnosti za sva tri para sličnih trokuta jednaki, pa je omjer osnovica jednak za sve trapeze.

Pravilna krnja piramida je krnja piramida dobivena presjecanjem pravilne piramide ravninom paralelnom s bazom (slika 3).

Riža. 3. Pravilna krnja piramida

Definicija.

Piramida se naziva pravilnom ako joj je baza pravilan n-kut, a njen vrh projiciran u središte tog n-kuta (središte upisane i opisane kružnice).

U ovom slučaju, u podnožju piramide nalazi se kvadrat, a vrh je projiciran na sjecištu njegovih dijagonala. Dobivena pravilna četverokutna krnja piramida ABCD ima donju bazu i gornju bazu. Visina originalne piramide je RO, krnje piramide je (slika 4).

Riža. 4. Pravilna četverokutna krnja piramida

Definicija.

Visina krnje piramide je okomica povučena iz bilo koje točke jedne baze na ravninu druge baze.

Apotem originalne piramide je RM (M je sredina AB), apotem krnje piramide je (slika 4).

Definicija.

Apotem krnje piramide je visina bilo koje bočne strane.

Jasno je da su svi bočni bridovi krnje piramide međusobno jednaki, odnosno da su bočne plohe jednaki jednakokračni trapezi.

Bočna površina pravilne krnje piramide jednaka je umnošku polovine zbroja opsega baza i apoteme.

Dokaz (za pravilnu četverokutnu krnju piramidu - sl. 4):

Dakle, moramo dokazati:

Područje bočne površine ovdje će se sastojati od zbroja površina bočnih stranica - trapeza. Kako su trapezi isti, imamo:

Površina jednakokračnog trapeza je umnožak polovice zbroja osnovica i visine; apotem je visina trapeza. Imamo:

Q.E.D.

Za n-kutnu piramidu:

Gdje je n broj bočnih stranica piramide, a i b su osnovice trapeza, a apotem.

Stranice baze pravilne krnje četverokutne piramide jednaka 3 cm i 9 cm, visina - 4 cm Pronađite površinu bočne površine.

Riža. 5. Ilustracija za problem 1

Riješenje. Ilustrirajmo stanje:

Pitao: , ,

Kroz točku O povučemo ravnu crtu MN paralelnu s dvjema stranicama donje baze, a slično kroz točku povučemo ravnu crtu (slika 6). Budući da su kvadrati i konstrukcije na bazama krnje piramide paralelni, dobivamo trapez jednak bočnim stranama. Štoviše, njegova strana će prolaziti kroz središnje točke gornjeg i donjeg ruba bočnih stranica i bit će apotem krnje piramide.

Riža. 6. Dodatne konstrukcije

Razmotrimo dobiveni trapez (slika 6). U ovom trapezu poznata je gornja baza, donja baza i visina. Morate pronaći stranu koja je apotem zadane krnje piramide. Povucimo okomicu na MN. Iz točke spustimo okomicu NQ. Otkrivamo da je veća baza podijeljena na segmente od tri centimetra (). Razmotrimo pravokutni trokut, noge u njemu su poznate, ovo je egipatski trokut, koristeći Pitagorin teorem određujemo duljinu hipotenuze: 5 cm.

Sada postoje svi elementi za određivanje površine bočne površine piramide:

Piramida je presječena ravninom paralelnom s bazom. Na primjeru trokutaste piramide dokažite da su bočni bridovi i visina piramide podijeljeni ovom ravninom na razmjerne dijelove.

Dokaz. Ilustrirajmo:

Riža. 7. Ilustracija za zadatak 2

Dana je RABC piramida. PO - visina piramide. Piramida se presječe ravninom, dobije se krnja piramida i. Točka - točka presjeka visine RO s ravninom baze krnje piramide. Potrebno je dokazati:

Ključ rješenja je svojstvo paralelnih ravnina. Dvije paralelne ravnine sijeku bilo koju treću ravninu tako da su presječne crte paralelne. Odavde: . Paralelnost odgovarajućih linija podrazumijeva prisutnost četiri para sličnih trokuta:

Iz sličnosti trokuta slijedi proporcionalnost odgovarajućih stranica. Važna značajka je da su koeficijenti sličnosti ovih trokuta isti:

Q.E.D.

Pravilna trokutasta piramida RABC s visinom i stranicom baze raščlanjena je ravninom koja prolazi sredinom visine PH paralelno s osnovicom ABC. Pronađite površinu bočne površine dobivene krnje piramide.

Riješenje. Ilustrirajmo:

Riža. 8. Ilustracija za problem 3

ACB je pravilan trokut, H je središte tog trokuta (središte upisane i opisane kružnice). RM je apotem date piramide. - apotem krnje piramide. Prema svojstvu paralelnih ravnina (dvije paralelne ravnine sijeku bilo koju treću ravninu tako da su sjecišne linije paralelne), imamo nekoliko pari sličnih trokuta s jednak koeficijent sličnosti Posebno nas zanima odnos:

Pronađimo NM. Ovo je polumjer kruga upisanog u bazu; znamo odgovarajuću formulu:

Sada iz pravokutnog trokuta PHM, koristeći Pitagorin teorem, nalazimo RM - apotemu originalne piramide:

Iz početnog omjera:

Sada znamo sve elemente za pronalaženje površine bočne površine krnje piramide:

Dakle, upoznali smo se s pojmovima krnje piramide i pravilne krnje piramide, dali osnovne definicije, ispitali svojstva i dokazali teorem o površini bočne plohe. Sljedeća lekcija bit će usmjerena na rješavanje problema.

Bibliografija

  1. I. M. Smirnova, V. A. Smirnov. Geometrija. Razredi 10-11: udžbenik za učenike općeobrazovnih ustanova (osnovne i specijalizirane razine) / I. M. Smirnova, V. A. Smirnov. - 5. izdanje, rev. i dodatni - M.: Mnemosyne, 2008. - 288 str.: ilustr.
  2. Sharygin I.F. Geometrija. 10-11 razred: Udžbenik za općeobrazovne obrazovne ustanove/ Sharygin I.F.: Bustard, 1999. - 208 str.: ilustr.
  3. E. V. Potoskuev, L. I. Zvalich. Geometrija. 10. razred: Udžbenik za općeobrazovne ustanove s produbljenim i specijalističkim studijem matematike /E. V. Potoskuev, L. I. Zvalich. - 6. izd., stereotip. - M.: Bustard, 2008. - 233 str.: ilustr.
  1. Uztest.ru ().
  2. Fmclass.ru ().
  3. Webmath.exponenta.ru ().

Domaća zadaća

Udio: