Piramidă- acesta este un poliedru, în care o față este baza piramidei - un poligon arbitrar, iar restul sunt fețe laterale - triunghiuri cu un vârf comun, numit vârful piramidei. Perpendiculara coborâtă de la vârful piramidei până la baza ei se numește înălțimea piramidei. O piramidă se numește triunghiular, pătrangular etc., dacă baza piramidei este un triunghi, patrulater etc. O piramidă triunghiulară este un tetraedru - un tetraedru. Patraunghiular - pentagon etc.

Piramidă, Piramida trunchiată

Piramida corectă

Dacă baza piramidei este un poligon regulat, iar înălțimea cade în centrul bazei, atunci piramida este regulată. Într-o piramidă obișnuită, toate marginile laterale sunt egale, toate fețele laterale sunt egale triunghiuri isoscele. Înălțimea triunghiului feței laterale a unei piramide regulate se numește - apotema piramidei regulate.

Piramida trunchiată

O secțiune paralelă cu baza piramidei împarte piramida în două părți. Partea piramidei dintre baza ei și această secțiune este trunchi de piramidă . Această secțiune pentru o piramidă trunchiată este una dintre bazele sale. Distanța dintre bazele unei piramide trunchiate se numește înălțimea piramidei trunchiate. O piramidă trunchiată se numește regulată dacă piramida din care a fost derivată a fost regulată. Toate fețele laterale ale unei piramide trunchiate obișnuite sunt trapeze isoscele egale. Înălțimea trapezului feței laterale a unei piramide trunchiate obișnuite se numește - apotema unei piramide trunchiate obișnuite.

Aici puteți găsi informații de bază despre piramide și formule și concepte aferente. Toate sunt studiate cu un tutore de matematică în pregătirea pentru examenul de stat unificat.

Luați în considerare un plan, un poligon , culcat în el și un punct S, nu întins în el. Să conectăm S la toate vârfurile poligonului. Poliedrul rezultat se numește piramidă. Segmentele se numesc coaste laterale. Poligonul se numește bază, iar punctul S este vârful piramidei. În funcție de numărul n, piramida se numește triunghiulară (n=3), pătrangulară (n=4), pentagonală (n=5) și așa mai departe. Un nume alternativ pentru o piramidă triunghiulară este tetraedru. Înălțimea unei piramide este perpendiculara care coboară din vârful ei până în planul bazei.

O piramidă se numește regulată dacă un poligon regulat, iar baza altitudinii piramidei (baza perpendicularei) este centrul acesteia.

Comentariul tutorelui:
Nu confundați conceptele de „piramidă obișnuită” și „tetraedru obișnuit”. Într-o piramidă obișnuită, marginile laterale nu sunt neapărat egale cu marginile bazei, dar într-un tetraedru obișnuit, toate cele 6 margini sunt egale. Aceasta este definiția lui. Este ușor de demonstrat că egalitatea implică faptul că centrul P al poligonului coincide cu o înălțime de bază, deci un tetraedru obișnuit este o piramidă obișnuită.

Ce este o apotema?
Apotema unei piramide este înălțimea feței sale laterale. Dacă piramida este regulată, atunci toate apotemele ei sunt egale. Reversul nu este adevărat.

Un tutore de matematică despre terminologia sa: 80% din munca cu piramide este construită prin două tipuri de triunghiuri:
1) Conținând apotema SK și înălțimea SP
2) Conținând marginea laterală SA și proiecția ei PA

Pentru a simplifica referințele la aceste triunghiuri, este mai convenabil ca un profesor de matematică să îl numească pe primul dintre ele apotemal, și al doilea costal. Din păcate, această terminologie nu o veți găsi în niciunul dintre manuale, iar profesorul trebuie să o introducă unilateral.

Formula pentru volumul unei piramide:
1) , unde este aria bazei piramidei și este înălțimea piramidei
2), unde este raza sferei înscrise și este aria suprafeței totale a piramidei.
3) , unde MN este distanța dintre oricare două muchii care se încrucișează și este aria paralelogramului format din punctele de mijloc ale celor patru muchii rămase.

Proprietatea bazei înălțimii unei piramide:

Punctul P (vezi figura) coincide cu centrul cercului înscris la baza piramidei dacă este îndeplinită una dintre următoarele condiții:
1) Toate apotemele sunt egale
2) Toate fețele laterale sunt înclinate în mod egal față de bază
3) Toate apotemele sunt înclinate în mod egal față de înălțimea piramidei
4) Înălțimea piramidei este înclinată în mod egal față de toate fețele laterale

Comentariul profesorului de matematică: Vă rugăm să rețineți că toate punctele au un lucru în comun proprietate generală: într-un fel sau altul, fețele laterale sunt implicate peste tot (apotemele sunt elementele lor). Prin urmare, tutorele poate oferi o formulare mai puțin precisă, dar mai convenabilă pentru învățare: punctul P coincide cu centrul cercului înscris, baza piramidei, dacă există informații egale despre fețele sale laterale. Pentru a dovedi, este suficient să arătăm că toate triunghiurile apotemelor sunt egale.

Punctul P coincide cu centrul unui cerc circumscris lângă baza piramidei dacă una dintre cele trei condiții este adevărată:
1) Toate marginile laterale sunt egale
2) Toate nervurile laterale sunt înclinate în mod egal față de bază
3) Toate nervurile laterale sunt înclinate în mod egal pe înălțime

  • apotema— înălțimea marginii laterale piramida regulata, care este desenat din vârful său (în plus, apotema este lungimea perpendicularei, care este coborâtă de la mijlocul unui poligon regulat la una dintre laturile sale);
  • fetele laterale (ASB, BSC, CSD, DSA) - triunghiuri care se întâlnesc la vârf;
  • coaste laterale ( LA FEL DE , B.S. , C.S. , D.S. ) — laturile comune ale fețelor laterale;
  • vârful piramidei (t. S) - un punct care leagă nervurile laterale și care nu se află în planul bazei;
  • înălţime ( ASA DE ) - un segment perpendicular trasat prin vârful piramidei până la planul bazei acesteia (capetele unui astfel de segment vor fi vârful piramidei și baza perpendicularei);
  • secțiunea diagonală a piramidei- o sectiune a piramidei care trece prin varful si diagonala bazei;
  • baza (ABCD) - un poligon care nu aparține vârfului piramidei.

Proprietățile piramidei.

1. Când toate marginile laterale au aceeași dimensiune, atunci:

  • lângă baza piramidei este ușor de descris cerc, în timp ce vârful piramidei va fi proiectat în centrul acestui cerc;
  • coastele laterale formează identice unghiuri ;
  • Mai mult, este adevărat și opusul, adică. când nervurile laterale formează unghiuri egale cu planul bazei sau când un cerc poate fi descris în jurul bazei piramidei și vârful piramidei va fi proiectat în centrul acestui cerc, înseamnă că toate marginile laterale ale piramidei au aceeași dimensiune.

2. Când fețele laterale au un unghi de înclinare față de planul bazei de aceeași valoare, atunci:

  • este ușor să descrii un cerc lângă baza piramidei, iar vârful piramidei va fi proiectat în centrul acestui cerc;
  • înălțimile fețelor laterale sunt de lungime egală;
  • aria suprafeței laterale este egală cu ½ produsul dintre perimetrul bazei și înălțimea feței laterale.

3. Despre piramidă poate fi descris sferăîn cazul în care la baza piramidei există un poligon în jurul căruia se poate descrie un cerc (condiție necesară și suficientă). Centrul sferei va fi punctul de intersecție al planurilor care trec prin mijlocul marginilor piramidei perpendicular pe acestea. Din această teoremă concluzionăm că o sferă poate fi descrisă atât în ​​jurul oricărei piramide triunghiulare, cât și în jurul oricărei piramide regulate.

4. O sferă poate fi înscrisă într-o piramidă dacă planele bisectoare ale unghiurilor diedrice interne ale piramidei se intersectează în punctul 1 (condiție necesară și suficientă). Acest punct va deveni centrul sferei.

Cea mai simplă piramidă.

Pe baza numărului de unghiuri, baza piramidei este împărțită în triunghiular, patruunghiular și așa mai departe.

Va fi o piramidă triunghiular, patruunghiular, și așa mai departe, când baza piramidei este un triunghi, un patrulater și așa mai departe. O piramidă triunghiulară este un tetraedru - tetraedru. Patraunghiular - pentagonal și așa mai departe.

Definiție

Piramidă este un poliedru compus dintr-un poligon \(A_1A_2...A_n\) și \(n\) triunghiuri cu un vârf comun \(P\) (nu se află în planul poligonului) și laturile opuse acestuia, care coincid cu laturile poligonului.
Denumire: \(PA_1A_2...A_n\) .
Exemplu: piramidă pentagonală \(PA_1A_2A_3A_4A_5\) .

Triunghiuri \(PA_1A_2, \PA_2A_3\), etc. sunt numite fetele laterale piramide, segmente \(PA_1, PA_2\), etc. – coaste laterale, poligon \(A_1A_2A_3A_4A_5\) – bază, punctul \(P\) – top.

Înălţime piramidele sunt o perpendiculară coborâtă de la vârful piramidei până la planul bazei.

Se numește o piramidă cu un triunghi la bază tetraedru.

Piramida se numește corect, dacă baza sa este un poligon regulat și este îndeplinită una dintre următoarele condiții:

\((a)\) marginile laterale ale piramidei sunt egale;

\((b)\) înălțimea piramidei trece prin centrul cercului circumscris lângă bază;

\((c)\) nervurile laterale sunt înclinate față de planul bazei la același unghi.

\((d)\) fețele laterale sunt înclinate față de planul bazei la același unghi.

Tetraedru regulat este o piramidă triunghiulară, toate ale cărei fețe sunt triunghiuri echilaterale egale.

Teorema

Condițiile \((a), (b), (c), (d)\) sunt echivalente.

Dovada

Să aflăm înălțimea piramidei \(PH\) . Fie \(\alpha\) planul bazei piramidei.


1) Să demonstrăm că din \((a)\) rezultă \((b)\) . Fie \(PA_1=PA_2=PA_3=...=PA_n\) .

Deoarece \(PH\perp \alpha\), atunci \(PH\) este perpendiculară pe orice dreaptă situată în acest plan, ceea ce înseamnă că triunghiurile sunt dreptunghiulare. Aceasta înseamnă că aceste triunghiuri sunt egale în cateta comună \(PH\) și ipotenuză \(PA_1=PA_2=PA_3=...=PA_n\) . Aceasta înseamnă \(A_1H=A_2H=...=A_nH\) . Aceasta înseamnă că punctele \(A_1, A_2, ..., A_n\) sunt la aceeași distanță de punctul \(H\), prin urmare, ele se află pe același cerc cu raza \(A_1H\) . Acest cerc, prin definiție, este circumscris poligonului \(A_1A_2...A_n\) .

2) Să demonstrăm că \((b)\) implică \((c)\) .

\(PA_1H, PA_2H, PA_3H,..., PA_nH\) dreptunghiulară și egală pe două picioare. Aceasta înseamnă că unghiurile lor sunt de asemenea egale, prin urmare, \(\angle PA_1H=\angle PA_2H=...=\angle PA_nH\).

3) Să demonstrăm că \((c)\) implică \((a)\) .

Similar cu primul punct, triunghiuri \(PA_1H, PA_2H, PA_3H,..., PA_nH\) dreptunghiulară și de-a lungul piciorului și colt ascutit. Aceasta înseamnă că și ipotenuzele lor sunt egale, adică \(PA_1=PA_2=PA_3=...=PA_n\) .

4) Să demonstrăm că \((b)\) implică \((d)\) .

Deoarece într-un poligon regulat centrele cercurilor circumscrise și înscrise coincid (în general, acest punct se numește centrul unui poligon regulat), atunci \(H\) este centrul cercului înscris. Să desenăm perpendiculare din punctul \(H\) spre laturile bazei: \(HK_1, HK_2\), etc. Acestea sunt razele cercului înscris (prin definiție). Apoi, conform TTP (\(PH\) este o perpendiculară pe plan, \(HK_1, HK_2\), etc. sunt proiecții perpendiculare pe laturi) înclinate \(PK_1, PK_2\), etc. perpendicular pe laturile \(A_1A_2, A_2A_3\), etc. respectiv. Deci, prin definiție \(\unghi PK_1H, \unghi PK_2H\) egal cu unghiurile dintre fețele laterale și bază. Deoarece triunghiurile \(PK_1H, PK_2H, ...\) sunt egale (ca dreptunghiulare pe două laturi), apoi unghiurile \(\unghi PK_1H, \unghi PK_2H, ...\) sunt egale.

5) Să demonstrăm că \((d)\) implică \((b)\) .

Similar cu al patrulea punct, triunghiurile \(PK_1H, PK_2H, ...\) sunt egale (ca dreptunghiulare de-a lungul catetei și unghi ascuțit), ceea ce înseamnă că segmentele \(HK_1=HK_2=...=HK_n\) sunt egal. Aceasta înseamnă, prin definiție, \(H\) este centrul unui cerc înscris în bază. Dar pentru că Pentru poligoane regulate, centrele cercului înscris și circumscris coincid, atunci \(H\) este centrul cercului circumscris. Chtd.

Consecinţă

Fețele laterale ale unei piramide regulate sunt triunghiuri isoscele egale.

Definiție

Se numește înălțimea feței laterale a unei piramide regulate trasă din vârful acesteia apotema.
Apotemele tuturor fețelor laterale ale unei piramide regulate sunt egale între ele și sunt, de asemenea, mediane și bisectoare.

Notite importante

1. Înălțimea unei piramide triunghiulare regulate cade în punctul de intersecție a înălțimilor (sau bisectoarelor, sau medianelor) bazei (baza este un triunghi regulat).

2. Înălțimea este corectă piramida patruunghiulara cade în punctul de intersecție a diagonalelor bazei (baza este un pătrat).

3. Înălțimea unei piramide hexagonale regulate scade în punctul de intersecție a diagonalelor bazei (baza este un hexagon regulat).

4. Înălțimea piramidei este perpendiculară pe orice linie dreaptă aflată la bază.

Definiție

Piramida se numește dreptunghiular, dacă una dintre marginile sale laterale este perpendiculară pe planul bazei.


Notite importante

1. Într-o piramidă dreptunghiulară, muchia perpendiculară pe bază este înălțimea piramidei. Adică \(SR\) este înălțimea.

2. Pentru că Atunci \(SR\) este perpendiculară pe orice dreaptă de la bază \(\triunghi SRM, \triunghi SRP\)– triunghiuri dreptunghiulare.

3. Triunghiuri \(\triunghi SRN, \triunghi SRK\)- de asemenea dreptunghiular.
Adică, orice triunghi format din această muchie și diagonala care iese din vârful acestei muchii aflată la bază va fi dreptunghiular.

\[(\Large(\text(Volumul și suprafața piramidei)))\]

Teorema

Volumul piramidei este egal cu o treime din produsul dintre suprafața bazei și înălțimea piramidei: \

Consecințe

Fie \(a\) latura bazei, \(h\) înălțimea piramidei.

1. Volumul unei piramide triunghiulare regulate este \(V_(\text(triunghi drept.pir.))=\dfrac(\sqrt3)(12)a^2h\),

2. Volumul unei piramide patruunghiulare regulate este \(V_(\text(right.four.pir.))=\dfrac13a^2h\).

3. Volumul unei piramide hexagonale regulate este \(V_(\text(right.six.pir.))=\dfrac(\sqrt3)(2)a^2h\).

4. Volumul unui tetraedru regulat este \(V_(\text(right tetr.))=\dfrac(\sqrt3)(12)a^3\).

Teorema

Aria suprafeței laterale a unei piramide regulate este egală cu jumătatea produsului dintre perimetrul bazei și apotema.

\[(\Large(\text(Frustum)))\]

Definiție

Luați în considerare o piramidă arbitrară \(PA_1A_2A_3...A_n\) . Să tragem printr-un punct întins pe coasta laterala piramida, planul este paralel cu baza piramidei. Acest plan va împărți piramida în două poliedre, dintre care una este o piramidă (\(PB_1B_2...B_n\)), iar cealaltă se numește trunchi de piramidă(\(A_1A_2...A_nB_1B_2...B_n\) ).


Piramida trunchiată are două baze - poligoane \(A_1A_2...A_n\) și \(B_1B_2...B_n\) care sunt similare între ele.

Înălțimea unei piramide trunchiate este o perpendiculară trasată de la un punct al bazei superioare la planul bazei inferioare.

Notite importante

1. Toate fețele laterale ale unei piramide trunchiate sunt trapeze.

2. Segmentul care leagă centrele bazelor unei piramide trunchiate regulate (adică o piramidă obținută prin secțiunea transversală a unei piramide regulate) este înălțimea.