Как найти апофему правильной треугольной пирамиды формула

У треугольной пирамиды и в основании находится треугольник, и боковые грани являются треугольниками. То есть, апофема треугольной пирамиды — это обычная высота треугольника, который является боковой гранью.

Если речь о правильной пирамиде, то все боковые грани таковой являются равнобедренными треугольниками. Потому высота, проведенная к основанию, является медианой и биссектрисой.

Поэтому апофема определяется по теореме Пифагора, где ребро является гипотенузой, половина основания является первым катетом, а апофема — вторым.

Или же рассчитываем апофему, зная площадь боковой грани и основания: S= ah/2, h = 2S/a.

Апофема пирамиды. Формулы для апофемы правильной треугольной пирамиды

Пирамида — это пространственный полиэдр, или многогранник, который встречается в геометрических задачах. Основными свойствами этой фигуры являются ее объем и площадь поверхности, которые вычисляются из знания любых двух ее линейных характеристик. Одной из таких характеристик является апофема пирамиды. О ней пойдет речь в статье.

Фигура пирамида

Прежде чем приводить определение апофемы пирамиды, познакомимся с самой фигурой. Пирамида представляет собой многогранник, который образован одним n-угольным основанием и n треугольниками, составляющими боковую поверхность фигуры.

Всякая пирамида имеет вершину — точку соединения всех треугольников. Перпендикуляр, проведенный из этой вершины к основанию, называется высотой. Если высота пересекает в геометрическом центре основание, то фигура называется прямой. Пирамида прямая, имеющая равностороннее основание, называется правильной. На рисунке показана пирамида с шестиугольным основанием, на которую смотрят со стороны грани и ребра.

Апофема правильной пирамиды

Ее также называют апотемой. Под ней понимают перпендикуляр, проведенный из вершины пирамиды к стороне основания фигуры. По своему определению этот перпендикуляр соответствует высоте треугольника, который образует боковую грань пирамиды.

Поскольку мы рассматриваем пирамиду правильную с n-угольным основанием, то все n апофем для нее будут одинаковыми, поскольку таковыми являются равнобедренные треугольники боковой поверхности фигуры. Заметим, что одинаковые апофемы являются свойством правильной пирамиды. Для фигуры общего типа (наклонной с неправильным n-угольником) все n апофем будут разными.

Еще одним свойством апофемы пирамиды правильной является то, что она одновременно является высотой, медианой и биссектрисой соответствующего треугольника. Это означает, что она делит его на два одинаковых прямоугольных треугольника.

Треугольная пирамида и формулы для определения ее апофемы

В любой правильной пирамиде важными линейными характеристиками являются длина стороны ее основания, ребро боковое b, высота h и апофема h_b. Эти величины друг с другом связаны соответствующими формулами, которые можно получить, если начертить пирамиду и рассмотреть необходимые прямоугольные треугольники.

Правильная треугольная пирамида состоит из 4 треугольных граней, причем одна из них (основание) должна быть обязательно равносторонней. Остальные являются равнобедренными в общем случае. Апофему треугольной пирамиды можно определить через другие величины по следующим формулам:

Первое из этих выражений справедливо для пирамиды с любым правильным основанием. Второе выражение характерно исключительно для треугольной пирамиды. Оно показывает, что апофема всегда больше высоты фигуры.

Не следует путать апофему пирамиды с таковой для многогранника. В последнем случае апофемой называется перпендикулярный отрезок, проведенный к стороне многогранника из его центра. Например, апофема равностороннего треугольника равна √3/6*a.

Задача на вычисление апофемы

Пусть дана правильная пирамида с треугольником в основании. Необходимо вычислить ее апофему, если известно, что площадь этого треугольника равна 34 см 2 , а сама пирамида состоит из 4 одинаковых граней.

В соответствии с условием задачи мы имеем дело с тетраэдром, состоящим из равносторонних треугольников. Формула для площади одной грани имеет вид:

Откуда получаем длину стороны a:

Для определения апофемы h_b воспользуемся формулой, содержащей боковое ребро b. В рассматриваемом случае его длина равна длине основания, имеем:

Подставляя значение a через S, получим конечную формулу:

Мы получили простую формулу, в которой апофема пирамиды зависит только от площади ее основания. Если подставить значение S из условия задачи, то получим ответ: h_b ≈ 7,674 см.

Апофема правильной пирамиды, формула

Апофема правильной пирамиды находится по формуле

f — апофема правильной пирамиды (SF)
n — число сторон правильного многоугольника — основания правильной пирамиды
a — сторона правильного многоугольника (AB или BC или CD или DE или EA) — основания правильной пирамиды
h — высота правильной пирамиды (OS)

Апофема правильной пирамиды выводится из следующих формул

Синим цветом на рисунке изображена вписанная в основание правильной пирамиды окружность. Треугольник SFO прямоугольный. Его стороны: OS — высота правильной пирамиды ( h), OF — радиус вписанной окружности в правильный многоугольник (основание правильной пирамиды ( r)), SF — апофема правильной пирамиды ( f). По теореме Пифагора

подставив сюда только радиус вписанной окружности получается формула (1).

Апофема правильной треугольной пирамиды: формула и пример задачи

При изучении характеристик пространственных фигур в курсе стереометрии большое внимание уделяется таким свойствам, как площадь и объем. В то же время знать линейные параметры фигур важно, чтобы иметь возможность рассчитать указанные свойства. В данной статье ответим на вопрос, как найти апофему пирамиды правильной треугольной.

Какая фигура будет рассмотрена?

Треугольная пирамида с правильным основанием представляет собой фигуру в пространстве, которая ограничена одним равносторонним треугольником (основание) и тремя равнобедренными треугольниками (боковые стороны). Чтобы иметь возможность более четко представить эту пирамиду, покажем ее на рисунке.

Вам будет интересно: Зазноба — это . Значение слова

Важной точкой любой пирамиды является ее вершина, которая не принадлежит основанию. Если опустить перпендикуляр из нее на основание, то его длина будет высотой фигуры. В дальнейшем будем обозначать высоту буквой h. Высота правильной пирамиды падает точно в геометрический центр треугольника (точка пересечения его медиан, а также биссектрис и высот). Вторым линейным параметром, который следует знать, является длина стороны основания треугольной пирамиды, то есть длина стороны равностороннего треугольника. Обозначим ее буквой a.

Треугольная пирамида имеет собственное название — тетраэдр. Тетраэдр не является чисто теоретической геометрической фигурой. Она также встречается в некоторых природных структурах. Так, в алмазе атом углерода соединен с четырьмя такими же атомами, которые образуют тетраэдр. Другой пример — это молекула метана, в которой углерод, соединенный с четырьмя атомами водорода, образует правильную треугольную пирамиду.

Формула апофемы пирамиды правильной треугольной

Перейдем непосредственно к вопросу статьи. Для треугольной пирамиды правильной апофемой называется любая из высот боковых треугольников, опущенная из вершины фигуры. Обозначим ее hb. Поскольку рассматриваемая фигура состоит из трех боковых треугольников, которые равны друг другу, то она имеет три одинаковых апофемы hb.

Определение длины апофемы не составляет большого труда. Предположим, что высота h и длина стороны a известны. Проводим высоту фигуры и рассматриваем треугольник прямоугольный, который находится внутри пирамиды и образован следующими сторонами:

• апофемой hb (гипотенуза);
• высотой h (один катет);
• 1/3 медианы m равностороннего треугольника (второй катет).

Длина медианы m треугольника в основании равна:

Пользуясь теоремой Пифагора, получаем формулу для длины апофемы hb:

Эта формула показывает, что длина апофемы hb для любых параметров треугольной пирамиды всегда больше ее высоты h.

Решение задачи на определение значения hb

Решим интересную задачу. Рассчитаем длину апофемы для тетраэдра, у которого все ребра равны друг другу.

Обозначим длину ребра буквой a. Она же является стороной треугольника в основании. Чтобы определить hb, необходимо найти h. Сделать это не сложно, если рассмотреть прямоугольный треугольник, образованный высотой h, ребром a и двумя третями медианы m. Получаем:

h = √(a2 — 4/9*m2) = √(a2 — 4/9*3/4*a2) = a*√(2/3)

Теперь применяем формулу для апофемы, получаем:

hb = √(a2/12 + h2) = √(a2/12 + 2/3*a2) = √3/2*a

Мы получили очевидный результат. Апофема правильной пирамиды треугольной равна длине медианы любого из равносторонних треугольников.

На сегодняшний день существует несколько способов нахождения апофемы. Каждый из них стоит выбирать в
зависимости от имеющихся в задаче данных.

Через высоту и ребро основания

Первый способ включает в себя нахождение неизвестной через высоту пирамиды H и ребро основания a. Это
возможно по следующей формуле:

L = √(H² + (a / 2 tan60º)²)

где h — высота, a — ребро основания.

Кроме того стоит знать тригонометрические функции и их значения при различных углах. В данном случае
тангенс 60º, который равен √3.

Пример. В задаче дана пирамида, у которой имеются два известных значения: высота
равна 3, а сторона основания – 8. Требуется найти апофему правильной треугольной пирамиды. Тогда
результат: b = √(3² + (8 / 2 tan60º)²)= √(9 + (4 / √3)²) = √(9 + (16 / 3)) = √(43/3) = 3.8

Через площадь боковых поверхностей и ребро нижнего основания

Второй вариант для нахождения вышеупомянутой неизвестной основан на площадях боковых поверхностей,
которые являются треугольниками, и ребре основания a. Сначала стоит разобраться с площадью боковых
поверхностей. Она состоит из суммы трех отдельных площадей боковых граней. Площадь прямоугольного
треугольника: S = 0,5 * a * b, где а и b – это катеты прямоугольного
треугольника. Площадь равностороннего треугольника: S = (a * a√3) / 4, где
а – это ребро треугольника. Площадь произвольного треугольника: S = ah / 2, S = (a * b * sinα) / 2.
Формула для нахождения апофемы правильной пирамиды через площадь боковых граней и ребро основания:

L = Sбок / 3/2a

где Sбок — площадь боковых поверхностей, a — ребро основания.

Пример. Необходимо найти апофему правильной треугольной пирамиды, когда площадь
боковых поверхностей равна 120, а ребро основания — 4. Решение: L = 120 / 3/2  * 4 = 20.

Через площадь боковых поверхностей и периметр нижнего основания

Есть еще и третий способ, который основан на площади боковых поверхностей и периметре основания.
Периметр основания — это сумма длин всех сторон, который принадлежат основанию. В правильном
треугольнике длину одного ребра умножают на три. Формула:

L = Sбок / 1/2P

где Sбок — площадь боковых поверхностей, P — периметр основания.

Пример. Необходимо найти апофему правильной треугольной пирамиды, когда площадь
боковых поверхностей равна 120, а периметр — 12. Решение: апофема равна L = 120 / 1/2 * 12 = 120 * 6 = 20.

Пирамида представляет собой объемную геометрическую фигуру, многогранник, в основании которого лежит
n-угольник, а остальные n граней- треугольники с общей вершиной, называющейся вершиной пирамиды.
Правильная пирамида – это пирамида, в основании которой лежит правильный многоугольник, а боковые
ребра равны. У треугольной пирамиды за основание принимают треугольник.

Апофемой принято называть высоту боковой грани. Это перпендикуляр, который был опущен из вершины
грани на противолежащую сторону. Часто ее обозначают латинской буквой L или же h, но обязательно
маленькой, потому что большая – это высота не грани, а самой пирамиды. Все апофемы правильной
треугольной пирамиды будут равны между собой. Апофема правильной треугольной пирамиды равна
отношению площади боковых поверхностей на половину периметра нижнего основания.

При изучении характеристик пространственных фигур в курсе стереометрии большое внимание уделяется таким свойствам, как площадь и объем. В то же время знать линейные параметры фигур важно, чтобы иметь возможность рассчитать указанные свойства. В данной статье ответим на вопрос, как найти апофему пирамиды правильной треугольной.

Какая фигура будет рассмотрена?

Треугольная пирамида с правильным основанием представляет собой фигуру в пространстве, которая ограничена одним равносторонним треугольником (основание) и тремя равнобедренными треугольниками (боковые стороны). Чтобы иметь возможность более четко представить эту пирамиду, покажем ее на рисунке.

Важной точкой любой пирамиды является ее вершина, которая не принадлежит основанию. Если опустить перпендикуляр из нее на основание, то его длина будет высотой фигуры. В дальнейшем будем обозначать высоту буквой h. Высота правильной пирамиды падает точно в геометрический центр треугольника (точка пересечения его медиан, а также биссектрис и высот). Вторым линейным параметром, который следует знать, является длина стороны основания треугольной пирамиды, то есть длина стороны равностороннего треугольника. Обозначим ее буквой a.

Треугольная пирамида имеет собственное название — тетраэдр. Тетраэдр не является чисто теоретической геометрической фигурой. Она также встречается в некоторых природных структурах. Так, в алмазе атом углерода соединен с четырьмя такими же атомами, которые образуют тетраэдр. Другой пример — это молекула метана, в которой углерод, соединенный с четырьмя атомами водорода, образует правильную треугольную пирамиду.

Формула апофемы пирамиды правильной треугольной

Перейдем непосредственно к вопросу статьи. Для треугольной пирамиды правильной апофемой называется любая из высот боковых треугольников, опущенная из вершины фигуры. Обозначим ее h_b. Поскольку рассматриваемая фигура состоит из трех боковых треугольников, которые равны друг другу, то она имеет три одинаковых апофемы h_b.

Определение длины апофемы не составляет большого труда. Предположим, что высота h и длина стороны a известны. Проводим высоту фигуры и рассматриваем треугольник прямоугольный, который находится внутри пирамиды и образован следующими сторонами:

• апофемой h_b (гипотенуза);
• высотой h (один катет);
• 1/3 медианы m равностороннего треугольника (второй катет).

Длина медианы m треугольника в основании равна:

m = √3/2*a

Пользуясь теоремой Пифагора, получаем формулу для длины апофемы h_b:

h_b = √((1/3*m)² + h²) =>

h_b = √(a²/12 + h²)

Эта формула показывает, что длина апофемы h_b для любых параметров треугольной пирамиды всегда больше ее высоты h.

Решение задачи на определение значения hb

Решим интересную задачу. Рассчитаем длину апофемы для тетраэдра, у которого все ребра равны друг другу.

Обозначим длину ребра буквой a. Она же является стороной треугольника в основании. Чтобы определить h_b, необходимо найти h. Сделать это не сложно, если рассмотреть прямоугольный треугольник, образованный высотой h, ребром a и двумя третями медианы m. Получаем:

h = √(a² — 4/9*m²) = √(a² — 4/9*3/ a²) = a*√(2/3)

Теперь применяем формулу для апофемы, получаем:

h_b = √(a²/12 + h²) = √(a²/12 + 2/3*a²) = √3/2*a

Мы получили очевидный результат. Апофема правильной пирамиды треугольной равна длине медианы любого из равносторонних треугольников.