Las caras laterales de una pirámide cuadrangular son triángulos isósceles iguales. Propiedades básicas de una pirámide regular.

Una pirámide triangular es una pirámide que tiene un triángulo en su base. La altura de esta pirámide es la perpendicular que desciende desde la cima de la pirámide hasta su base.

Encontrar la altura de una pirámide

¿Cómo encontrar la altura de una pirámide? ¡Muy simple! Para encontrar la altura de cualquier pirámide triangular, puedes usar la fórmula del volumen: V = (1/3)Sh, donde S es el área de la base, V es el volumen de la pirámide, h es su altura. De esta fórmula, deriva la fórmula de la altura: para encontrar la altura de una pirámide triangular, debes multiplicar el volumen de la pirámide por 3 y luego dividir el valor resultante por el área de la base, será: h = (3V)/S. Dado que la base de una pirámide triangular es un triángulo, puedes usar la fórmula para calcular el área de un triángulo. Si conocemos: el área del triángulo S y su lado z, entonces según la fórmula del área S=(1/2)γh: h = (2S)/γ, donde h es la altura de la pirámide, γ es el borde del triángulo; el ángulo entre los lados del triángulo y los dos lados mismos, luego usando la siguiente fórmula: S = (1/2)γφsinQ, donde γ, φ son los lados del triángulo, encontramos el área del triángulo. El valor del seno del ángulo Q debe consultarse en la tabla de senos, que está disponible en Internet. A continuación, sustituimos el valor del área en la fórmula de altura: h = (2S)/γ. Si la tarea requiere calcular la altura de una pirámide triangular, entonces ya se conoce el volumen de la pirámide.

Pirámide triangular regular

Calcula la altura de una pirámide triangular regular, es decir, una pirámide en la que todas las caras son triángulos equiláteros, conociendo el tamaño de la arista γ. En este caso, las aristas de la pirámide son los lados de triángulos equiláteros. La altura de una pirámide triangular regular será: h = γ√(2/3), donde γ es la arista del triángulo equilátero, h es la altura de la pirámide. Si se desconoce el área de la base (S), y solo se dan la longitud de la arista (γ) y el volumen (V) del poliedro, entonces se debe reemplazar la variable necesaria en la fórmula del paso anterior. por su equivalente, que se expresa en términos de la longitud del borde. El área de un triángulo (regular) es igual a 1/4 del producto de la longitud del lado de este triángulo al cuadrado por la raíz cuadrada de 3. Sustituimos esta fórmula en lugar del área de la base en la anterior fórmula, y obtenemos la siguiente fórmula: h = 3V4/(γ 2 √3) = 12V/(γ 2 √3). El volumen de un tetraedro se puede expresar a través de la longitud de su arista, luego de la fórmula para calcular la altura de la figura se pueden eliminar todas las variables y dejar solo el lado. cara triangular cifras. El volumen de dicha pirámide se puede calcular dividiendo por 12 el producto de la longitud cúbica de su cara por la raíz cuadrada de 2.

Sustituyendo esta expresión en la fórmula anterior, obtenemos la siguiente fórmula de cálculo: h = 12(γ 3 √2/12)/(γ 2 √3) = (γ 3 √2)/(γ 2 √3) = γ √(2/3) = (1/3)γ√6. También correcto prisma triangular puede inscribirse en una esfera, y conociendo sólo el radio de la esfera (R) se puede encontrar la altura del tetraedro mismo. La longitud de la arista del tetraedro es: γ = 4R/√6. Reemplazamos la variable γ con esta expresión en la fórmula anterior y obtenemos la fórmula: h = (1/3)√6(4R)/√6 = (4R)/3. La misma fórmula se puede obtener conociendo el radio (R) de un círculo inscrito en un tetraedro. En este caso, la longitud de la arista del triángulo será igual a 12 razones entre raíz cuadrada de 6 y radio. Sustituimos esta expresión en la fórmula anterior y tenemos: h = (1/3)γ√6 = (1/3)√6(12R)/√6 = 4R.

Cómo encontrar la altura de una pirámide cuadrangular regular

Para responder a la pregunta de cómo encontrar la longitud de la altura de una pirámide, necesitas saber qué es una pirámide regular. Una pirámide cuadrangular es una pirámide que tiene un cuadrilátero en su base. Si en las condiciones del problema tenemos: volumen (V) y área de la base (S) de la pirámide, entonces la fórmula para calcular la altura del poliedro (h) será la siguiente: dividir el volumen multiplicado por 3 por el área S: h = (3V)/S. Dada una base cuadrada de una pirámide con un volumen dado (V) y una longitud de lado γ, reemplace el área (S) en la fórmula anterior con el cuadrado de la longitud de lado: S = γ 2 ; H = 3V/γ2. La altura de una pirámide regular h = SO pasa exactamente por el centro del círculo que está circunscrito cerca de la base. Como la base de esta pirámide es un cuadrado, el punto O es el punto de intersección de las diagonales AD y BC. Tenemos: OC = (1/2)BC = (1/2)AB√6. A continuación, en el triángulo rectángulo SOC encontramos (usando el teorema de Pitágoras): SO = √(SC 2 -OC 2). Ahora ya sabes cómo encontrar la altura de una pirámide regular.

Definición

Pirámide es un poliedro compuesto por un polígono \(A_1A_2...A_n\) y \(n\) triángulos con un vértice común \(P\) (que no se encuentra en el plano del polígono) y lados opuestos a él, coincidiendo con el lados del polígono.
Designación: \(PA_1A_2...A_n\) .
Ejemplo: pirámide pentagonal \(PA_1A_2A_3A_4A_5\) .

Triángulos \(PA_1A_2, \PA_2A_3\), etc. son llamados caras laterales pirámides, segmentos \(PA_1, PA_2\), etc. – costillas laterales, polígono \(A_1A_2A_3A_4A_5\) – base, punto \(P\) – arriba.

Altura Las pirámides son una perpendicular que desciende desde la cima de la pirámide hasta el plano de la base.

Una pirámide que tiene un triángulo en su base se llama tetraedro.

La pirámide se llama correcto, si su base es un polígono regular y se cumple una de las siguientes condiciones:

\((a)\) los bordes laterales de la pirámide son iguales;

\((b)\) la altura de la pirámide pasa por el centro del círculo circunscrito cerca de la base;

\((c)\) las nervaduras laterales están inclinadas con respecto al plano de la base en el mismo ángulo.

\((d)\) las caras laterales están inclinadas con respecto al plano de la base en el mismo ángulo.

tetraedro regular- Este Pirámide triangular, cuyas caras son triángulos equiláteros iguales.

Teorema

Las condiciones \((a), (b), (c), (d)\) son equivalentes.

Prueba

Encontremos la altura de la pirámide \(PH\) . Sea \(\alpha\) el plano de la base de la pirámide.

1) Demostremos que de \((a)\) se sigue \((b)\) . Sea \(PA_1=PA_2=PA_3=...=PA_n\) .

Porque \(PH\perp \alpha\), entonces \(PH\) es perpendicular a cualquier línea que se encuentre en este plano, lo que significa que los triángulos son rectángulos. Esto significa que estos triángulos son iguales en el cateto común \(PH\) y la hipotenusa \(PA_1=PA_2=PA_3=...=PA_n\) . Esto significa \(A_1H=A_2H=...=A_nH\) . Esto significa que los puntos \(A_1, A_2, ..., A_n\) están a la misma distancia del punto \(H\), por lo tanto, se encuentran en el mismo círculo con el radio \(A_1H\). Este círculo, por definición, está circunscrito al polígono \(A_1A_2...A_n\) .

2) Demostremos que \((b)\) implica \((c)\) .

\(PA_1H, PA_2H, PA_3H,..., PA_nH\) rectangulares e iguales sobre dos patas. Esto significa que sus ángulos también son iguales, por lo tanto, \(\ángulo PA_1H=\ángulo PA_2H=...=\ángulo PA_nH\).

3) Demostremos que \((c)\) implica \((a)\) .

Similar al primer punto, los triángulos \(PA_1H, PA_2H, PA_3H,..., PA_nH\) rectangular y a lo largo de la pierna y esquina filosa. Esto significa que sus hipotenusas también son iguales, es decir, \(PA_1=PA_2=PA_3=...=PA_n\) .

4) Demostremos que \((b)\) implica \((d)\) .

Porque en un polígono regular coinciden los centros de los círculos circunscritos e inscritos (en general, este punto se llama centro de un polígono regular), entonces \(H\) es el centro del círculo inscrito. Dibujemos perpendiculares desde el punto \(H\) a los lados de la base: \(HK_1, HK_2\), etc. Estos son los radios del círculo inscrito (por definición). Entonces, según TTP (\(PH\) es una perpendicular al plano, \(HK_1, HK_2\), etc. son proyecciones perpendiculares a los lados) inclinadas \(PK_1, PK_2\), etc. perpendicular a los lados \(A_1A_2, A_2A_3\), etc. respectivamente. Entonces, por definición \(\ángulo PK_1H, \ángulo PK_2H\) iguales a los ángulos entre las caras laterales y la base. Porque triángulos \(PK_1H, PK_2H, ...\) son iguales (como rectangulares en dos lados), entonces los ángulos \(\ángulo PK_1H, \ángulo PK_2H, ...\) son iguales.

5) Demostremos que \((d)\) implica \((b)\) .

Similar al cuarto punto, los triángulos \(PK_1H, PK_2H, ...\) son iguales (como rectangular a lo largo del cateto y ángulo agudo), lo que significa que los segmentos \(HK_1=HK_2=...=HK_n\) son igual. Esto significa, por definición, \(H\) es el centro de un círculo inscrito en la base. Pero porque Para polígonos regulares, los centros de los círculos inscritos y circunscritos coinciden, entonces \(H\) es el centro del círculo circunscrito. Chtd.

Consecuencia

Las caras laterales de una pirámide regular son triángulos isósceles iguales.

Definición

La altura de la cara lateral de una pirámide regular trazada desde su vértice se llama apotema.
Las apotemas de todas las caras laterales de una pirámide regular son iguales entre sí y también son medianas y bisectrices.

Notas importantes

1. La altura de una pirámide triangular regular cae en el punto de intersección de las alturas (o bisectrices o medianas) de la base (la base es un triángulo regular).

2. La altura de una pirámide cuadrangular regular cae en el punto de intersección de las diagonales de la base (la base es un cuadrado).

3. La altura es correcta pirámide hexagonal cae en el punto de intersección de las diagonales de la base (la base es un hexágono regular).

4. La altura de la pirámide es perpendicular a cualquier línea recta que se encuentre en la base.

Definición

La pirámide se llama rectangular, si uno de sus bordes laterales es perpendicular al plano de la base.

Notas importantes

1. En una pirámide rectangular, el borde perpendicular a la base es la altura de la pirámide. Es decir, \(SR\) es la altura.

2. Porque \(SR\) es perpendicular a cualquier línea desde la base, entonces \(\triángulo SRM, \triángulo SRP\)– triángulos rectángulos.

3. Triángulos \(\triángulo SRN, \triángulo SRK\)- también rectangular.
Es decir, cualquier triángulo formado por esta arista y la diagonal que sale del vértice de esta arista situada en la base será rectangular.

\[(\Large(\text(Volumen y superficie de la pirámide)))\]

Teorema

El volumen de la pirámide es igual a un tercio del producto del área de la base por la altura de la pirámide: \

Consecuencias

Sea \(a\) el lado de la base, \(h\) la altura de la pirámide.

1. El volumen de una pirámide triangular regular es \(V_(\text(triángulo rectángulo.pir.))=\dfrac(\sqrt3)(12)a^2h\),

2. El volumen de una pirámide cuadrangular regular es \(V_(\text(right.four.pir.))=\dfrac13a^2h\).

3. El volumen de una pirámide hexagonal regular es \(V_(\text(right.six.pir.))=\dfrac(\sqrt3)(2)a^2h\).

4. El volumen de un tetraedro regular es \(V_(\text(tetr. derecha))=\dfrac(\sqrt3)(12)a^3\).

Teorema

El área de la superficie lateral de una pirámide regular es igual a la mitad del producto del perímetro de la base por la apotema.

\[(\Grande(\text(Frustum)))\]

Definición

Considere una pirámide arbitraria \(PA_1A_2A_3...A_n\) . Dibujemos un plano paralelo a la base de la pirámide que pase por un cierto punto que se encuentra en el borde lateral de la pirámide. Este plano dividirá la pirámide en dos poliedros, uno de los cuales es una pirámide (\(PB_1B_2...B_n\)), y el otro se llama pirámide truncada(\(A_1A_2...A_nB_1B_2...B_n\)).

La pirámide truncada tiene dos bases: los polígonos \(A_1A_2...A_n\) y \(B_1B_2...B_n\) que son similares entre sí.

La altura de una pirámide truncada es una perpendicular trazada desde algún punto de la base superior al plano de la base inferior.

Notas importantes

1. Todas las caras laterales de una pirámide truncada son trapecios.

2. El segmento que conecta los centros de las bases de una pirámide truncada regular (es decir, una pirámide obtenida por sección transversal de una pirámide regular) es la altura.

Aquí puede encontrar información básica sobre pirámides y fórmulas y conceptos relacionados. Todos ellos se estudian con un tutor de matemáticas en preparación para el Examen Estatal Unificado.

Consideremos un plano, un polígono. , que se encuentra en él y un punto S, que no se encuentra en él. Conectemos S a todos los vértices del polígono. El poliedro resultante se llama pirámide. Los segmentos se llaman costillas laterales. El polígono se llama base y el punto S es la cima de la pirámide. Dependiendo del número n, la pirámide se llama triangular (n=3), cuadrangular (n=4), pentagonal (n=5), etc. Un nombre alternativo para una pirámide triangular es tetraedro. La altura de una pirámide es la perpendicular que desciende desde su cima al plano de la base.

Una pirámide se llama regular si un polígono regular, y la base de la altitud de la pirámide (la base de la perpendicular) es su centro.

comentario del tutor:
No confunda los conceptos de “pirámide regular” y “tetraedro regular”. En una pirámide regular, las aristas laterales no son necesariamente iguales a las aristas de la base, pero en un tetraedro regular, las 6 aristas son iguales. Esta es su definición. Es fácil demostrar que la igualdad implica que el centro P del polígono coincide con una base de altura, por lo que un tetraedro regular es una pirámide regular.

¿Qué es una apotema?
La apotema de una pirámide es la altura de su cara lateral. Si la pirámide es regular, entonces todas sus apotemas son iguales. Lo opuesto no es verdad.

Un tutor de matemáticas sobre su terminología: el 80% del trabajo con pirámides se construye a través de dos tipos de triángulos:
1) Que contiene apotema SK y altura SP
2) Que contiene el borde lateral SA y su proyección PA

Para simplificar las referencias a estos triángulos, es más conveniente que un tutor de matemáticas llame al primero de ellos apotémico, y segundo costal. Desafortunadamente, no encontrará esta terminología en ninguno de los libros de texto y el profesor tiene que introducirla unilateralmente.

Fórmula para el volumen de una pirámide.:
1) , donde es el área de la base de la pirámide y es la altura de la pirámide
2), donde es el radio de la esfera inscrita y es el área de la superficie total de la pirámide.
3) , donde MN es la distancia entre dos aristas que se cruzan cualesquiera y es el área del paralelogramo formado por los puntos medios de las cuatro aristas restantes.

Propiedad de la base de la altura de una pirámide:

El punto P (ver figura) coincide con el centro del círculo inscrito en la base de la pirámide si se cumple una de las siguientes condiciones:
1) Todas las apotemas son iguales
2) Todas las caras laterales están igualmente inclinadas con respecto a la base.
3) Todas las apotemas están igualmente inclinadas con respecto a la altura de la pirámide.
4) La altura de la pirámide está igualmente inclinada en todas las caras laterales.

Comentario del tutor de matemáticas.: Tenga en cuenta que todos los puntos tienen una cosa en común propiedad general: de una forma u otra, las caras laterales están involucradas en todas partes (las apotemas son sus elementos). Por tanto, el tutor puede ofrecer una formulación menos precisa, pero más conveniente para el aprendizaje: el punto P coincide con el centro del círculo inscrito, la base de la pirámide, si existe información igual sobre sus caras laterales. Para demostrarlo basta demostrar que todos los triángulos de apotema son iguales.

El punto P coincide con el centro de un círculo circunscrito cerca de la base de la pirámide si se cumple una de tres condiciones:
1) Todos los bordes laterales son iguales
2) Todas las nervaduras laterales están igualmente inclinadas con respecto a la base.
3) Todas las nervaduras laterales están igualmente inclinadas respecto a la altura.

Este vídeo tutorial ayudará a los usuarios a tener una idea del tema Pirámide. Pirámide correcta. En esta lección nos familiarizaremos con el concepto de pirámide y le daremos una definición. Consideremos qué es una pirámide regular y qué propiedades tiene. Luego demostramos el teorema sobre la superficie lateral de una pirámide regular.

En esta lección nos familiarizaremos con el concepto de pirámide y le daremos una definición.

Considere un polígono Un 1 Un 2...Un, que se encuentra en el plano α, y el punto PAG, que no se encuentra en el plano α (Fig. 1). Conectemos los puntos PAG con picos Un 1, Un 2, Un 3, … Un. Obtenemos norte triangulos: Un 1 Un 2 R, Un 2 Un 3 R etcétera.

Definición. Poliedro RA 1 A 2 ...A n, compuestos de norte-cuadrado Un 1 Un 2...Un Y norte triangulos AR 1 A 2, AR 2 A 3 …ra norte un norte-1 se llama norte-pirámide de carbón. Arroz. 1.

Arroz. 1

Considere una pirámide cuadrangular PABCD(Figura 2).

R- la cima de la pirámide.

A B C D- la base de la pirámide.

REAL ACADEMIA DE BELLAS ARTES- costilla lateral.

AB- nervadura base.

desde el punto R dejemos caer la perpendicular enfermera registrada al plano base A B C D. La perpendicular trazada es la altura de la pirámide.

Arroz. 2

Superficie completa La pirámide consta de una superficie lateral, es decir, el área de todas las caras laterales y el área de la base:

S completo = S lateral + S principal

Una pirámide se dice correcta si:

• su base es un polígono regular;
• el segmento que conecta la cima de la pirámide con el centro de la base es su altura.

Explicación utilizando el ejemplo de una pirámide cuadrangular regular.

Considere una pirámide cuadrangular regular. PABCD(Fig. 3).

R- la cima de la pirámide. Base de la pirámide A B C D- un cuadrilátero regular, es decir, un cuadrado. Punto ACERCA DE, el punto de intersección de las diagonales, es el centro del cuadrado. Medio, RO es la altura de la pirámide.

Arroz. 3

Explicación: en lo correcto norte En un triángulo coinciden el centro del círculo inscrito y el centro del círculo circunstante. Este centro se llama centro del polígono. A veces dicen que el vértice se proyecta hacia el centro.

La altura de la cara lateral de una pirámide regular trazada desde su vértice se llama apotema y es designado Ja.

1. todas las aristas laterales de una pirámide regular son iguales;

2. Las caras laterales son triángulos isósceles iguales.

Demostraremos estas propiedades usando el ejemplo de una pirámide cuadrangular regular.

Dado: PABCD- pirámide cuadrangular regular,

A B C D- cuadrado,

RO- altura de la pirámide.

Probar:

1. RA = PB = RS = PD

2.∆ABP = ∆BCP =∆CDP =∆DAP Ver Fig. 4.

Arroz. 4

Prueba.

RO- altura de la pirámide. Es decir, recto RO perpendicular al plano A B C, y por lo tanto directo JSC, VO, SO Y HACER acostado en él. entonces triangulos ROA, ROV, ROS, VARILLA- rectangular.

Considere un cuadrado A B C D. De las propiedades de un cuadrado se deduce que AO = VO = CO = HACER.

Entonces los triángulos rectángulos ROA, ROV, ROS, VARILLA pierna RO- general y piernas JSC, VO, SO Y HACER son iguales, lo que significa que estos triángulos son iguales en dos lados. De la igualdad de triángulos se sigue la igualdad de segmentos, RA = PB = RS = PD. El punto 1 ha sido probado.

Segmentos AB Y Sol son iguales porque son lados de un mismo cuadrado, RA = PB = RS. entonces triangulos AVR Y VSR - isósceles e iguales en tres lados.

De manera similar encontramos que los triángulos ABP, VCP, CDP, DAP son isósceles e iguales, como se requiere demostrar en el párrafo 2.

El área de la superficie lateral de una pirámide regular es igual a la mitad del producto del perímetro de la base por la apotema:

Para demostrar esto, elijamos una pirámide triangular regular.

Dado: RAVS- pirámide triangular regular.

AB = BC = CA.

RO- altura.

Probar: . Ver Fig. 5.

Arroz. 5

Prueba.

RAVS- pirámide triangular regular. Eso es AB= CA = antes de Cristo. Dejar ACERCA DE- centro del triángulo A B C, Entonces RO es la altura de la pirámide. En la base de la pirámide se encuentra un triángulo equilátero A B C. Darse cuenta de .

triangulos RAV, RVS, RSA- triángulos isósceles iguales (por propiedad). Una pirámide triangular tiene tres caras laterales: RAV, RVS, RSA. Esto significa que el área de la superficie lateral de la pirámide es:

Lado S = 3S RAW

El teorema ha sido demostrado.

El radio de un círculo inscrito en la base de una pirámide cuadrangular regular es de 3 m, la altura de la pirámide es de 4 m Encuentre el área de la superficie lateral de la pirámide.

Dado: pirámide cuadrangular regular A B C D,

A B C D- cuadrado,

r= 3 metros,

RO- altura de la pirámide,

RO= 4 metros.

Encontrar: lado S. Ver Fig. 6.

Arroz. 6

Solución.

Según el teorema demostrado, .

Primero encontremos el lado de la base. AB. Sabemos que el radio de un círculo inscrito en la base de una pirámide cuadrangular regular es de 3 m.

Entonces, m.

Encuentra el perímetro del cuadrado. A B C D con un lado de 6 m:

Considere un triángulo BCD. Dejar METRO- medio del lado corriente continua. Porque ACERCA DE- medio BD, Eso (metro).

Triángulo DPC- isósceles. METRO- medio corriente continua. Eso es, RM- mediana, y por tanto la altura en el triángulo DPC. Entonces RM- apotema de la pirámide.

RO- altura de la pirámide. Entonces, directamente RO perpendicular al plano A B C, y por lo tanto directo om, acostado en él. Encontremos la apotema RM de triángulo rectángulo ROM.

Ahora podemos encontrar superficie lateral pirámides:

Respuesta: 60 m2.

El radio del círculo circunscrito alrededor de la base de una pirámide triangular regular es igual a m. La superficie lateral es de 18 m 2. Encuentra la longitud de la apotema.

Dado: ABCP- pirámide triangular regular,

AB = BC = SA,

R= metro,

Lado S = 18 m2.

Encontrar: . Ver Fig. 7.

Arroz. 7

Solución.

en un triangulo rectángulo A B C Se da el radio del círculo circunscrito. busquemos un lado AB este triángulo usando la ley de los senos.

Conociendo el lado de un triángulo regular (m), encontramos su perímetro.

Por el teorema del área de la superficie lateral de una pirámide regular, donde Ja- apotema de la pirámide. Entonces:

Respuesta: 4 metros.

Entonces, vimos qué es una pirámide, qué es una pirámide regular y demostramos el teorema sobre la superficie lateral de una pirámide regular. En la próxima lección nos familiarizaremos con la pirámide truncada.

Bibliografía

1. Geometría. Grados 10-11: libro de texto para estudiantes de instituciones de educación general (básica y niveles de perfil) / I. M. Smirnova, V. A. Smirnov. - 5ª ed., rev. y adicional - M.: Mnemosyne, 2008. - 288 p.: enfermo.
2. Geometría. 10-11 grado: Libro de texto para educación general. Instituciones educacionales/ Sharygin I.F. - M.: Avutarda, 1999. - 208 p.: Ill.
3. Geometría. Grado 10: Libro de texto para instituciones de educación general con estudio profundo y especializado de matemáticas /E. V. Potoskuev, L. I. Zvalich. - 6ª ed., estereotipo. - M.: Avutarda, 008. - 233 p.: enfermo.

1. Portal de Internet "Yaklass" ()
2. Portal de Internet "Festival ideas pedagógicas"Primero de septiembre" ()
3. Portal de Internet “Slideshare.net” ()

Tarea

1. ¿Puede un polígono regular ser la base de una pirámide irregular?
2. Demuestre que las aristas disjuntas de una pirámide regular son perpendiculares.
3. Encuentra el valor ángulo diedro en el lado de la base de una pirámide cuadrangular regular, si la apotema de la pirámide es igual al lado de su base.
4. RAVS- pirámide triangular regular. Construye el ángulo lineal del ángulo diédrico en la base de la pirámide.