Cum să găsești unghiul unei piramide cunoscând perimetrul. Aria unei piramide triunghiulare
Când se pregătesc pentru examenul de stat unificat la matematică, studenții trebuie să-și sistematizeze cunoștințele de algebră și geometrie. Aș dori să combin toate informațiile cunoscute, de exemplu, despre cum să calculez aria unei piramide. Mai mult, începând de la marginile de bază și laterale până la întreaga suprafață. Dacă situația cu fețele laterale este clară, deoarece acestea sunt triunghiuri, atunci baza este întotdeauna diferită.
Cum să găsiți aria bazei piramidei?
Poate fi absolut orice cifră: de la un triunghi arbitrar la un n-gon. Și această bază, pe lângă diferența dintre numărul de unghiuri, poate fi o figură obișnuită sau una neregulată. În sarcinile Unified State Exam care îi interesează pe școlari, există doar sarcini cu cifre corecte la bază. Prin urmare, vom vorbi doar despre ele.
Triunghi regulat
Adică echilateral. Acela în care toate părțile sunt egale și sunt desemnate cu litera „a”. În acest caz, aria bazei piramidei este calculată prin formula:
S = (a 2 * √3) / 4.
Pătrat
Formula pentru calcularea ariei sale este cea mai simplă, aici „a” este din nou partea:
N-gon regulat arbitrar
Latura unui poligon are aceeași notație. Pentru numărul de unghiuri se folosește litera latină n.
S = (n * a 2) / (4 * tg (180º/n)).
Ce să faci când calculezi suprafața laterală și totală?
Deoarece baza este o figură obișnuită, toate fețele piramidei sunt egale. Mai mult, fiecare dintre ele este un triunghi isoscel, deoarece marginile laterale sunt egale. Apoi pentru a calcula zona laterala piramidă, veți avea nevoie de o formulă constând din suma monomiilor identice. Numărul de termeni este determinat de numărul de laturi ale bazei.
Aria unui triunghi isoscel se calculează prin formula în care jumătate din produsul bazei este înmulțit cu înălțimea. Această înălțime în piramidă se numește apotema. Denumirea sa este „A”. Formula generală pentru suprafața laterală este:
S = ½ P*A, unde P este perimetrul bazei piramidei.
Există situații în care laturile bazei nu sunt cunoscute, dar sunt date marginile laterale (c) și unghiul plat la vârful acesteia (α). Apoi, trebuie să utilizați următoarea formulă pentru a calcula aria laterală a piramidei:
S = n/2 * în 2 sin α .
Sarcina nr. 1
Stare. Aflați aria totală a piramidei dacă baza ei are o latură de 4 cm și apotema are o valoare de √3 cm.
Soluţie. Trebuie să începeți prin a calcula perimetrul bazei. Pentru că asta triunghi regulat, atunci P = 3*4 = 12 cm Deoarece apotema este cunoscută, putem calcula imediat aria întregii suprafețe laterale: ½*12*√3 = 6√3 cm 2.
Pentru triunghiul de la bază, obțineți următoarea valoare a ariei: (4 2 *√3) / 4 = 4√3 cm 2.
Pentru a determina întreaga zonă, va trebui să adăugați cele două valori rezultate: 6√3 + 4√3 = 10√3 cm 2.
Răspuns. 10√3 cm 2.
Problema nr. 2
Stare. Există o piramidă patruunghiulară obișnuită. Lungimea laturii de bază este de 7 mm, marginea laterală este de 16 mm. Este necesar să-i aflați suprafața.
Soluţie. Deoarece poliedrul este patruunghiular și regulat, baza lui este un pătrat. Odată ce cunoașteți aria fețelor de bază și laterale, veți putea calcula aria piramidei. Formula pătratului este dată mai sus. Și pentru fețele laterale, toate laturile triunghiului sunt cunoscute. Prin urmare, puteți folosi formula lui Heron pentru a calcula suprafețele lor.
Primele calcule sunt simple și conduc la următorul număr: 49 mm 2. Pentru a doua valoare, va trebui să calculați semiperimetrul: (7 + 16*2): 2 = 19,5 mm. Acum puteți calcula aria unui triunghi isoscel: √(19,5*(19,5-7)*(19,5-16) 2) = √2985,9375 = 54,644 mm 2. Există doar patru astfel de triunghiuri, așa că atunci când calculați numărul final, va trebui să-l înmulțiți cu 4.
Rezultă: 49 + 4 * 54,644 = 267,576 mm 2.
Răspuns. Valoarea dorită este 267,576 mm 2.
Problema nr. 3
Stare. Pentru o piramidă patruunghiulară obișnuită, trebuie să calculați aria. Latura pătratului este cunoscută a fi de 6 cm, iar înălțimea este de 4 cm.
Soluţie. Cel mai simplu mod este de a folosi formula cu produsul perimetrului și apotemului. Prima valoare este ușor de găsit. Al doilea este un pic mai complicat.
Va trebui să ne amintim teorema lui Pitagora și să considerăm Este format din înălțimea piramidei și apotema, care este ipotenuza. Al doilea picior este egal cu jumătate din latura pătratului, deoarece înălțimea poliedrului cade în mijlocul său.
Apotema necesară (ipotenuza unui triunghi dreptunghic) este egală cu √(3 2 + 4 2) = 5 (cm).
Acum puteți calcula valoarea necesară: ½*(4*6)*5+6 2 = 96 (cm 2).
Răspuns. 96 cm 2.
Problema nr. 4
Stare. Dana partea corectă bazele sale sunt de 22 mm, nervurile laterale sunt de 61 mm. Care este suprafața laterală a acestui poliedru?
Soluţie. Raționamentul din acesta este același cu cel descris în sarcina nr. 2. Numai acolo a fost dată o piramidă cu un pătrat la bază, iar acum este un hexagon.
În primul rând, aria de bază este calculată folosind formula de mai sus: (6*22 2) / (4*tg (180º/6)) = 726/(tg30º) = 726√3 cm 2.
Acum trebuie să aflați semiperimetrul unui triunghi isoscel, care este fața laterală. (22+61*2):2 = 72 cm Tot ce rămâne este să folosiți formula lui Heron pentru a calcula aria fiecărui astfel de triunghi, apoi să o înmulțiți cu șase și să o adăugați la cea obținută pentru bază.
Calcule folosind formula lui Heron: √(72*(72-22)*(72-61) 2)=√435600=660 cm 2. Calcule care vor da aria suprafeței laterale: 660 * 6 = 3960 cm 2. Rămâne să le adunăm pentru a afla întreaga suprafață: 5217,47≈5217 cm 2.
Răspuns. Baza este de 726√3 cm2, suprafața laterală este de 3960 cm2, întreaga suprafață este de 5217 cm2.
Definiţie. Marginea laterală- acesta este un triunghi în care un unghi se află în vârful piramidei, iar latura opusă coincide cu latura bazei (poligon).
Definiţie. Coaste laterale- acestea sunt laturile comune ale fețelor laterale. O piramidă are tot atâtea muchii cât unghiurile unui poligon.
Definiţie. Înălțimea piramidei- aceasta este o perpendiculară coborâtă de la vârf la baza piramidei.
Definiţie. Apotema- aceasta este o perpendiculară pe fața laterală a piramidei, coborâtă din vârful piramidei până în lateralul bazei.
Definiţie. Secțiune diagonală- aceasta este o secțiune a unei piramide printr-un plan care trece prin vârful piramidei și diagonala bazei.
Definiţie. Piramida corectă este o piramidă în care baza este un poligon regulat, iar înălțimea coboară până în centrul bazei.
Volumul și suprafața piramidei
Formula. Volumul piramidei prin zona de bază și înălțimea:
Proprietățile piramidei
Dacă toate marginile laterale sunt egale, atunci un cerc poate fi desenat în jurul bazei piramidei, iar centrul bazei coincide cu centrul cercului. De asemenea, o perpendiculară căzută din vârf trece prin centrul bazei (cercului).
Dacă toate marginile laterale sunt egale, atunci ele sunt înclinate față de planul bazei la aceleași unghiuri.
Marginile laterale sunt egale atunci când formează unghiuri egale cu planul bazei sau dacă se poate descrie un cerc în jurul bazei piramidei.
Dacă fetele lateraleînclinat pe planul bazei la un unghi, atunci se poate înscrie un cerc la baza piramidei, iar vârful piramidei este proiectat în centrul acesteia.
Dacă fețele laterale sunt înclinate față de planul bazei la același unghi, atunci apotemele fețelor laterale sunt egale.
Proprietățile unei piramide obișnuite
1. Vârful piramidei este echidistant de toate colțurile bazei.
2. Toate marginile laterale sunt egale.
3. Toate nervurile laterale sunt înclinate la unghiuri egale față de bază.
4. Apotemele tuturor fețelor laterale sunt egale.
5. Suprafețele tuturor fețelor laterale sunt egale.
6. Toate fețele au aceleași unghiuri diedrice (plate).
7. O sferă poate fi descrisă în jurul piramidei. Centrul sferei circumscrise va fi punctul de intersecție al perpendicularelor care trec prin mijlocul marginilor.
8. Puteți încadra o sferă într-o piramidă. Centrul sferei înscrise va fi punctul de intersecție al bisectoarelor care emană din unghiul dintre margine și bază.
9. Dacă centrul sferei înscrise coincide cu centrul sferei circumscrise, atunci suma unghiurilor plane de la vârf este egală cu π sau invers, un unghi este egal cu π/n, unde n este numărul de unghiuri la baza piramidei.
Legătura dintre piramidă și sferă
O sferă poate fi descrisă în jurul unei piramide când la baza piramidei există un poliedru în jurul căruia poate fi descris un cerc (o condiție necesară și suficientă). Centrul sferei va fi punctul de intersecție al planurilor care trec perpendicular prin punctele de mijloc ale marginilor laterale ale piramidei.
În jurul oricărui triunghiular sau piramida regulata poți oricând să descrii sfera.
O sferă poate fi înscrisă într-o piramidă dacă planurile bisectoare ale unghiurilor diedrice interne ale piramidei se intersectează într-un punct (o condiție necesară și suficientă). Acest punct va fi centrul sferei.
Relația dintre o piramidă și un con
Se spune că un con este înscris într-o piramidă dacă vârfurile lor coincid și baza conului este înscrisă în baza piramidei.
Un con poate fi înscris într-o piramidă dacă apotemele piramidei sunt egale între ele.
Se spune că un con este circumscris în jurul unei piramide dacă vârfurile lor coincid, iar baza conului este circumscrisă în jurul bazei piramidei.
Un con poate fi descris în jurul unei piramide dacă toate marginile laterale ale piramidei sunt egale între ele.
Relația dintre o piramidă și un cilindru
O piramidă se numește înscrisă într-un cilindru dacă vârful piramidei se află pe o bază a cilindrului, iar baza piramidei este înscrisă într-o altă bază a cilindrului.
Un cilindru poate fi descris în jurul unei piramide dacă un cerc poate fi descris în jurul bazei piramidei.
Un tetraedru are patru fețe și patru vârfuri și șase muchii, unde oricare două muchii nu au vârfuri comune, dar nu se ating.
Fiecare vârf este format din trei fețe și muchii care se formează unghi triunghiular.
Segmentul care leagă vârful unui tetraedru cu centrul feței opuse se numește mediana tetraedrului(GM).
Bimedian numit segment care leagă punctele medii ale muchiilor opuse care nu se ating (KL).
Toate bimedianele și medianele unui tetraedru se intersectează într-un punct (S). În acest caz, bimedianele sunt împărțite în jumătate, iar medianele sunt împărțite într-un raport de 3:1 începând de sus.
Definiţie. Piramidă unghiulară ascuțită- o piramidă în care apotema are mai mult de jumătate din lungimea laturii bazei.
Definiţie. Piramidă obtuză- o piramidă în care apotema este mai mică de jumătate din lungimea laturii bazei.
Definiţie. Tetraedru regulat- un tetraedru în care toate cele patru fețe sunt triunghiuri echilaterale. Este unul dintre cele cinci poligoane regulate. Într-un tetraedru obișnuit, toate unghiurile diedrice (între fețe) și unghiurile triedrice (la vârf) sunt egale.
Definiţie. Tetraedru dreptunghiular se numește tetraedru în care există un unghi drept între trei muchii la vârf (marginile sunt perpendiculare). Se formează trei fețe unghi triunghiular dreptunghiular iar marginile sunt triunghiuri dreptunghiulare, iar baza este un triunghi arbitrar. Apotema oricărei fețe este egală cu jumătate din latura bazei pe care cade apotema.
Definiţie. Tetraedru izoedric se numește tetraedru ale cărui fețe laterale sunt egale între ele, iar baza este un triunghi regulat. Un astfel de tetraedru are fețe care sunt triunghiuri isoscele.
Definiţie. tetraedru ortocentric se numește tetraedru în care se intersectează într-un punct toate înălțimile (perpendicularele) care sunt coborâte de sus pe fața opusă.
Definiţie. Piramida stelară Un poliedru a cărui bază este o stea se numește.
O piramidă a cărei bază este un hexagon regulat și ale cărei laturi sunt formate din triunghiuri regulate se numește hexagonal.
Acest poliedru are multe proprietăți:
- Toate laturile și unghiurile bazei sunt egale între ele;
- Toate marginile și cărbunii diedri ai piramidei sunt, de asemenea, egale între ele;
- Triunghiurile care formează laturile sunt aceleași, respectiv, au aceleași suprafețe, laturi și înălțimi.
Pentru a calcula suprafața corectă piramida hexagonala Se utilizează formula standard pentru suprafața laterală a unei piramide hexagonale:
unde P este perimetrul bazei, a este lungimea apotemei piramidei. În cele mai multe cazuri, puteți calcula suprafața laterală folosind această formulă, dar uneori puteți utiliza o altă metodă. Deoarece fețele laterale ale piramidei sunt formate din triunghiuri egale, puteți găsi aria unui triunghi și apoi să o înmulțiți cu numărul de laturi. Există 6 dintre ele într-o piramidă hexagonală, dar această metodă poate fi folosită și atunci când calculăm.
Să fie dată o piramidă hexagonală regulată, în care apotema este a = 7 cm, latura bazei este b = 3 cm. Calculați aria suprafeței laterale a poliedrului.
Mai întâi, să găsim perimetrul bazei. Deoarece piramida este regulată, există un hexagon regulat la baza ei. Aceasta înseamnă că toate laturile sale sunt egale, iar perimetrul este calculat cu formula:
Înlocuiți datele în formula:
Acum putem găsi cu ușurință aria suprafeței laterale înlocuind valoarea găsită în formula de bază: 
De asemenea, importantă este căutarea zonei de bază. Formula pentru aria bazei unei piramide hexagonale este derivată din proprietățile unui hexagon regulat: 
Să luăm în considerare un exemplu de calcul al ariei bazei unei piramide hexagonale, luând ca bază condițiile din exemplul anterior, știm că latura bazei b = 3 cm : 
Formula pentru aria unei piramide hexagonale este suma ariei bazei și a scanării laterale: 
Să luăm în considerare un exemplu de calcul al ariei unei piramide hexagonale.
Să fie dată o piramidă la baza căreia se află un hexagon regulat cu latura b = 4 cm Apotema poliedrului dat este a = 6 cm suprafata intreaga.
Știm că suprafața totală constă din zonele de scanare de bază și laterale. Deci haideți să le găsim mai întâi. Să calculăm perimetrul:
Acum să găsim aria suprafeței laterale: 
Apoi, calculăm aria bazei în care se află hexagonul obișnuit: 
Acum putem aduna rezultatele:
Piramida triunghiulara este un poliedru a cărui bază este un triunghi regulat.
Într-o astfel de piramidă, marginile bazei și marginile laturilor sunt egale între ele. În consecință, aria fețelor laterale se găsește din suma ariilor a trei triunghiuri identice. Puteți găsi suprafața laterală a unei piramide obișnuite folosind formula. Și puteți face calculul de câteva ori mai rapid. Pentru a face acest lucru, trebuie să aplicați formula pentru zona suprafeței laterale a unei piramide triunghiulare:
unde p este perimetrul bazei, ale cărei toate laturile sunt egale cu b, a este apotema coborâtă de la vârf la această bază. Să luăm în considerare un exemplu de calcul al ariei unei piramide triunghiulare.
Problemă: Să fie dată o piramidă obișnuită. Latura triunghiului de la bază este b = 4 cm Apotema piramidei este a = 7 cm.
Deoarece, în funcție de condițiile problemei, cunoaștem lungimile tuturor elementelor necesare, vom găsi perimetrul. Ne amintim că într-un triunghi obișnuit toate laturile sunt egale și, prin urmare, perimetrul este calculat cu formula:
Să înlocuim datele și să găsim valoarea:
Acum, cunoscând perimetrul, putem calcula aria suprafeței laterale: 
Pentru a aplica formula pentru aria unei piramide triunghiulare pentru a calcula sens deplin, trebuie să găsiți aria bazei poliedrului. Pentru a face acest lucru, utilizați formula: 
Formula pentru aria bazei unei piramide triunghiulare poate fi diferită. Este posibil să utilizați orice calcul al parametrilor pentru o anumită cifră, dar cel mai adesea acest lucru nu este necesar. Să luăm în considerare un exemplu de calcul al ariei bazei unei piramide triunghiulare.
Problemă: Într-o piramidă obișnuită, latura triunghiului de la bază este a = 6 cm Calculați aria bazei.
Pentru a calcula, avem nevoie doar de lungimea laturii triunghiului regulat situat la baza piramidei. Să înlocuim datele în formula: 
Destul de des trebuie să găsiți aria totală a unui poliedru. Pentru a face acest lucru, va trebui să adăugați zona suprafeței laterale și a bazei. 
Să luăm în considerare un exemplu de calcul al ariei unei piramide triunghiulare.
Problemă: Să fie dată o piramidă triunghiulară regulată. Latura bazei este b = 4 cm, apotema este a = 6 cm Aflați aria totală a piramidei.
Mai întâi, să găsim zona suprafeței laterale folosind deja formula binecunoscuta. Să calculăm perimetrul:
Înlocuiți datele în formula: 
Acum să găsim aria bazei: 
Cunoscând aria bazei și a suprafeței laterale, găsim aria totală a piramidei: 
Când calculați aria unei piramide obișnuite, nu trebuie să uitați că baza este un triunghi regulat și multe elemente ale acestui poliedru sunt egale între ele.