Напомним,
что пирамида – это многогранник, в основании которого лежит –угольник,
а остальные граней
– треугольники с общей вершиной.
Многоугольник
называется
основанием пирамиды.
Треугольники
,
,
…, называются
боковыми гранями пирамиды.
Точка
–
вершиной пирамиды, а отрезки ,
,
…, –
её боковыми рёбрами.
Отрезок,
соединяющий вершину пирамиды с плоскостью её основания и перпендикулярный к
этой плоскости, называется высотой пирамиды.
Пирамиду
с вершиной и
основанием называют
-угольной
пирамидой и обозначают так: .
Диагональное
сечение – это сечение пирамиды плоскостью, которая проходит
через два боковых ребра, не принадлежащих одной грани.
Объединение
боковых граней называется боковой поверхностью пирамиды, а объединение
всех граней называется полной поверхностью пирамиды.
Тогда
площадью боковой поверхности пирамиды называется сумма площадей её
боковых граней.
А
площадью полной поверхности пирамиды называется сумма площадей всех её
граней.
Объём
пирамиды равен:
.
Пирамида,
в зависимости от того, какой многоугольник лежит в основании, имеет своё
название.
Пирамида
называется правильной, если её основанием является правильный
многоугольник, а все боковые рёбра равны.
Отрезок,
соединяющий вершину пирамиды с центром основания, является её высотой.
Высота
боковой грани правильной пирамиды, проведённая из её вершины к ребру основания,
называется апофемой.
Выше
изображена правильная пирамида. –
одна из её апофем. Все апофемы правильной пирамиды равны друг другу.
Отметим
некоторые свойства правильной -угольной
пирамиды.
1.
В правильной -угольной
пирамиде все боковые рёбра равны между собой.
2.
Боковые рёбра равно наклонены к основанию.
3.
Из равенства боковых рёбер пирамиды следует и равенство её боковых граней.
4.
Боковые грани равно наклонены к основанию.
5.
Вершина проектируется в центр основания (основание высоты совпадает с центром
основания).
6.
Площадь боковой поверхности правильной пирамиды равна:
.
7.
Объём правильной четырёхугольной пирамиды со стороной основания и
высотой равен:
.
Параллельное
сечение пирамиды – сечение пирамиды плоскостью,
параллельной основанию.
Параллельное
сечение пирамиды обладает следующими свойствами:
1.
сечение, параллельное основанию пирамиды, отсекает на высоте пирамиды и боковых
рёбрах пропорциональные отрезки;
2.
в сечении получается многоугольник, подобный основанию;
3.
площади сечения и основания относятся как квадраты их расстояний до вершины.
Усечённая
пирамида – это часть пирамиды, заключённая между основанием и
параллельным сечением пирамиды.
Основания
усечённой пирамиды – подобные многоугольники, лежащие в параллельных
плоскостях.
Боковые
грани усечённой пирамиды – трапеции.
Высота
усечённой пирамиды – это перпендикуляр, опущенный из любой точки верхнего
основания на плоскость нижнего.
Площадь
полной поверхности усечённой пирамиды равна сумме площади
боковой поверхности и площадей двух оснований.
Объём
усечённой пирамиды равен разности объёмов полной и отсечённой пирамиды, или его
ещё можно вычислить по следующей формуле:
.
Правильная
усечённая пирамида получается из правильной пирамиды.
Апофема
– высота боковой грани правильной усечённой пирамиды.
Площадь
боковой поверхности правильной усечённой пирамиды равна:
.
Основные
моменты мы с вами повторили, а теперь давайте перейдём к практической части занятия.
Задача
первая. Дана треугольная пирамида, боковые рёбра которой
взаимно перпендикулярны и равны см,
см
и см.
Найдите площадь боковой поверхности пирамиды.
Решение.
Задача
вторая. Дана правильная четырёхугольная пирамида со стороной
основания см
и высотой см.
Найдите площадь полной поверхности пирамиды.
Решение.
Задача
третья. Найдите высоту правильной усечённой треугольной
пирамиды ,
если стороны её оснований равны см
и см,
а боковое ребро равно см.
Решение.
Задача
четвёртая. В пирамиде боковое
ребро перпендикулярно
основанию и равно ребру .
Треугольник –
прямоугольный с катетами см
и см.
Найдите объём пирамиды.
Решение.
Задача
пятая. Найдите объём правильной треугольной пирамиды с
ребром основания, равным см,
и боковым ребром, равным см.
Решение.
В данной публикации мы рассмотрим, как можно найти объем пирамиды и разберем примеры решения задач для закрепления материала.
-
Формула вычисления объема пирамиды
- 1. Общая формула
- 2. Объем правильной треугольной пирамиды
- 3. Объем правильной четырехугольной пирамиды
- 4. Объем правильной шестиугольной пирамиды
- Примеры задач
Формула вычисления объема пирамиды
1. Общая формула
Объем (V) пирамиды равняется одной третьей произведения ее высоты на площадь основания.
- ABCD – основание;
- E – вершина;
- h – высота, перпендикулярная основанию.
2. Объем правильной треугольной пирамиды
Основанием правильной треугольной пирамиды является равносторонний треугольник (ABC), площадь которого вычисляется так (а – сторона треугольника):
Подставляем данное выражение в формулу расчета объема фигуры и получаем:
3. Объем правильной четырехугольной пирамиды
Основанием правильной четырехугольной пирамиды является квадрат, площадь которого считается так: S = a2, где а – длина его стороны.
Следовательно, формулу объема можно представить в виде:
4. Объем правильной шестиугольной пирамиды
Основанием правильной шестиугольной пирамиды является правильный шестиугольник, площадь которого вычисляется по формуле (а – сторона основания):
С учетом этого, объем фигуры считается так:
Примеры задач
Задание 1
Найдите объем правильной треугольной пирамиды, если известно, что ее высота составляет 16 см, а длина стороны ее основания – 8 см.
Решение:
Воспользуемся соответствующей формулой, подставив в нее известные значения:
Задание 2
Высота правильной четырехугольной пирамиды равна 12 см, а сторона ее основания – 3 см. Найдите объем фигуры.
Решение:
Площадь квадрата, который является основанием пирамиды, равна 9 см2 (3 см ⋅ 3 см). Следовательно, объем равен:
Формулы объёма и площади поверхности. Многогранники.
Изучение стереометрии начинается со знания формул. Для решения задач ЕГЭ по стереометрии нужны всего две вещи:
- Формулы объёма — например, объём куба, объём призмы, объем пирамиды — и формулы площади поверхности.
- Элементарная логика.
Все формулы объёма и формулы площади поверхности многогранников есть в нашей таблице.
Куб |
диагональ |
|
Параллелепипед |
высота | |
Прямоугольный параллелепипед |
|
|
Призма |
||
Пирамида |
Проще всего найти объём куба — это куб его стороны. Вот, оказывается, откуда берётся выражение «возвести в куб».
Объём параллелепипеда тоже легко найти. Надо просто перемножить длину, ширину и высоту.
Объём призмы — это произведение площади её основания на высоту. Если в основании треугольник — находите площадь треугольника. Если квадрат — ищите площадь квадрата. Напомним, что высота — это перпендикуляр к основаниям призмы.
Объём пирамиды — это треть произведения площади основания на высоту. Высота пирамиды — это перпендикуляр, проведенный из её вершины к основанию.
Некоторые задачи по стереометрии решаются вообще без формул! Например, эта.
Задача 1.Объём куба равен . Найдите объём четырёхугольной пирамиды, основанием которой является грань куба, а вершиной — центр куба.
Решение:
Обойдёмся без формул! Просто посчитайте, сколько нужно таких четырёхугольных пирамидок, чтобы сложить из них этот куб
Очевидно, их 6, поскольку у куба 6 граней.
Стереометрия — это просто! Для начала выучите формулы объёма и площади поверхности многогранников и тел вращения. А дальше — читайте о приемах решения задач по стереометрии.
Разберем задачи, где требуется найти площадь поверхности многогранника.
Мы рассмотрим призмы и пирамиды. Начнем с призмы.
Площадь полной поверхности призмы можно найти как сумму площадей всех ее граней. А это площади верхнего и нижнего оснований плюс площадь боковой поверхности.
Площадь боковой поверхности призмы – это сумма площадей боковых граней, которые являются прямоугольниками. Она равна периметру основания, умноженному на высоту призмы.
Задача 2. Найдите площадь поверхности многогранника, изображенного на рисунке (все двугранные углы прямые).
Решение.
Многогранник на рисунке – это прямая призма с высотой 12.
Чтобы найти площадь основания, разделим его на два прямоугольника и найдем площадь каждого:
(больший квадрат), (маленький прямоугольник),
Подставим все данные в формулу: и найдем площадь поверхности многогранника:
Ответ: 424.
Задача 3. Найдите площадь поверхности многогранника, изображённого на рисунке (все двугранные углы прямые).
Решение.
Перевернем многогранник так, чтобы получилась прямая призма с высотой 1.
Площадь поверхности этой призмы находится по формуле:
Найдем площадь основания. Для этого разделим его на два прямоугольника и посчитаем площадь каждого:
(большой прямоугольник), (маленький прямоугольник).
Найдем площадь полной поверхности:
Ответ: 54
Задача 4.Найдите площадь поверхности многогранника, изображенного на рисунке (все двугранные углы прямые).
Решение.
Покажем еще один способ решения задачи.
Посмотрим, как получился такой многогранник. Можно сказать, что к «кирпичику», то есть прямоугольному параллелепипеду со сторонами 4, 1 и 3, сверху приклеен «кубик», все стороны которого равны 1.
И значит, площадь поверхности данного многогранника равна сумме площадей поверхностей прямоугольного параллелепипеда со сторонами 4,1,3 и
куба со стороной 1, без удвоенной площади квадрата со стороной 1:
Почему мы вычитаем удвоенную площадь квадрата? Представьте себе, что нам надо покрасить это объемное тело. Мы красим все грани параллелепипеда, кроме квадрата на верхней его грани, где на него поставлен кубик. И у куба мы покрасим все грани, кроме этого квадрата.
Ответ: 42
Задача 5. . Основание прямой призмы – треугольник со сторонами 5 см и 3 см и углом 120° между ними. Наибольшая из площадей боковых граней равна 35 см². Найдите площадь боковой поверхности призмы.
Решение.
Пусть АВ = 5 см, ВС = 3 см, тогда
Из по теореме косинусов найдем ребро АС:
Отрезок АС – большая сторона , следовательно, большая боковая грань призмы.
Поэтому или откуда
Ответ: 75
Теперь две задачи на площадь боковой поверхности пирамиды.
Задача 6. Основанием пирамиды DАВС является треугольник АВС, у которого АВ = АС = 13, ВС = 10; ребро АD перпендикулярно к плоскости основания и равно 9. Найдите площадь боковой поверхности пирамиды.
Решение.
Площадь боковой поверхности пирамиды – это сумма площадей всех ее боковых граней.
Проведем , тогда (по теореме о 3-х перпендикулярах), то есть DК – высота треугольника DВС.
– равнобедренный (по условию АВ = АС), то высота АК, проведенная к основанию ВС, является и медианой, то есть ВК = КС = 5.
Из прямоугольного получим:
Из прямоугольного имеем:
(по двум катетам), тогда следовательно
Ответ: 192
Задача 8. Стороны основания правильной четырехугольной пирамиды равны 24, боковые ребра равны 37. Найдите площадь поверхности пирамиды.
Решение:
Так как четырехугольная пирамида правильная, то в основании лежит квадрат, а все боковые грани — равные равнобедренные треугольники.
Площадь поверхности пирамиды равна
где р – полупериметр основания, h — апофема (высота боковой грани правильной пирамиды), a – сторона основания.
Значит, полупериметр основания .
Апофему найдем по теореме Пифагора:
Ответ: 2256
Как решать задачи на нахождение объема многогранника сложной формы?
Покажем два способа.
Первый способ
1.Составной многогранник достроить до полного параллелепипеда или куба.
2.Найти объем параллелепипеда.
3.Найти объем лишней части фигуры.
4.Вычесть из объема параллелепипеда объем лишней части.
Второй способ.
1.Разделить составной многогранник на несколько параллелепипедов.
2.Найти объем каждого параллелепипеда.
3.Сложить объемы.
Задача 9. Найдите объем многогранника, изображенного на рисунке (все двугранные углы прямые).
Решение.
1) Достроим составной многогранник до параллелепипеда.
2) Найдем объем параллелепипеда – для этого перемножим его длину, ширину и высоту:
3) Найдем объем лишней части, то есть маленького параллелепипеда.
Его длина равна 9 – 4 = 5, ширина 4, высота 7, тогда его объем
4) Вычтем из объема параллелепипеда объем лишней части и получим объем заданной фигуры:
Ответ: 220.
Задача 10. Основанием прямой треугольной призмы служит прямоугольный треугольник с катетами 6 и 7, боковое ребро равно 6. Найдите объем призмы.
Объем призмы равен , а так как призма прямая, то ее боковое ребро является и высотой, то есть
Основанием призмы является прямоугольный треугольник c катетами 6 и 7, тогда площадь основания
Ответ: 126
Задача 11. В сосуд, имеющий форму правильной треугольной призмы, налили воду. Уровень воды достигает 324 см. На какой высоте будет находиться уровень воды, если ее перелить в другой сосуд, у которого сторона в 9 раз больше, чем у первого? Ответ выразите в сантиметрах.
Решение.
Объем призмы равен
Воду перелили в другой такой же сосуд. Это значит, что другой сосуд также имеет форму правильной треугольной призмы, но все стороны основания второго сосуда в 9 раз больше, чем у первого.
Основанием второго сосуда также является правильный треугольник. Он подобен правильному треугольнику в основании первого сосуда. Отношение площадей подобных фигур равно квадрату коэффициента подобия.
Если все стороны треугольника увеличить в 9 раз, его площадь увеличится в раз. Мы получили, что площадь основания второго сосуда в 81 раз больше, чем у первого.
Объем воды не изменился, Так как высота воды должна быть в 81 раз меньше, чем Она равна (см).
Ответ: 4
Задача 12. Объем параллелепипеда Найдите объем треугольной пирамиды
Решение.
Опустим из вершины высоту Н на основание
Диагональ основания делит его на два равных треугольника, следовательно,
Имеем:
Ответ: 3,5
Задача 13. Найдите объем правильной треугольной пирамиды, стороны основания которой равны 8, а высота равна
Решение.
По формуле объема пирамиды, .
В основании пирамиды лежит правильный треугольник. Его площадь равна
Объем пирамиды
Ответ: 96
Задача 14. Через середины сторон двух соседних ребер основания правильной четырехугольной призмы проведена плоскость, параллельная боковому ребру. Найдите объем меньшей из частей, на которые эта плоскость делит призму, если объем призмы равен 32.
Решение.
По условию, призма правильная, значит, в ее основании лежит квадрат, а высота равна боковому ребру.
Пусть тогда
Так как точки М и К – середины АD и DС соответственно, то
Площадь треугольника MDK, лежащего в основании новой призмы, составляет часть площади квадрата в основании исходной призмы.
Высоты обеих призм одинаковые. Согласно формуле объема призмы: , и значит, объем маленькой призмы в 8 раз меньше объема большой призмы. Он равен
Ответ: 4
Докажем полезную теорему.
Теорема: Площадь боковой поверхности наклонной призмы равна произведению периметра перпендикулярного сечения на боковое ребро.
Доказательство:
Плоскость перпендикулярного сечения призмы перпендикулярна к боковым ребрам, поэтому стороны перпендикулярного сечения призмы являются высотами параллелограммов.
Больше задач на формулы объема и площади поверхности здесь.
Спасибо за то, что пользуйтесь нашими материалами.
Информация на странице «Формулы объёма и площади поверхности. Многогранники.» подготовлена нашими редакторами специально, чтобы помочь вам в освоении предмета и подготовке к экзаменам.
Чтобы успешно сдать нужные и поступить в высшее учебное заведение или техникум нужно использовать все инструменты: учеба, контрольные, олимпиады, онлайн-лекции, видеоуроки, сборники заданий.
Также вы можете воспользоваться другими статьями из данного раздела.
Публикация обновлена:
08.05.2023
Четырехугольной пирамидой называется многогранник, в основании которого лежит квадрат, а все боковые грани являются одинаковыми равнобедренными треугольниками.
У данного многогранника есть множество различных свойств:
- Его боковые ребра и прилегающие к ним двугранные углы равны между собой;
- Площади боковых граней одинаковы;
- В основании правильной четырехугольной пирамиды лежит квадрат;
- Высота, опущенная из вершины пирамиды, пересекается с точкой пересечения диагоналей основания.
Все эти свойства помогают легко находить площадь четырехугольной пирамиды. Однако довольно часто помимо нее требуется рассчитать объем многогранника. Для этого применяется формула объема четырехугольной пирамиды:
То есть объем пирамиды равен одной третьей произведения высоты пирамиды на площадь основания. Так как площадь квадрата равна произведению его равных сторон, то мы сразу вписываем в выражение объема формулу площади квадрата.
Рассмотрим пример расчета объема четырехугольной пирамиды.
Пусть дана четырехугольная пирамида, в основании которой лежит квадрат со стороной a = 6 см. Боковая грань пирамиды равна b = 8 см. Найдите объем пирамиды.
Чтобы найти объем заданного многогранника, нам потребуется длина его высоты. Поэтому мы найдем ее, применив теорему Пифагора. Для начала рассчитаем длину диагонали. В синем треугольнике она будет гипотенузой. Стоит также помнить, что диагонали квадрата равны между собой и в точке пересечения делятся пополам:
Теперь из красного треугольника найдем необходимую нам высоту h. Она будет равна:
Подставим необходимые значения и найдем высоту пирамиды:
Теперь, зная высоту, можем подставлять все значения в формулу объема пирамиды и рассчитывать необходимую величину:
Вот таким образом, зная несколько простых формул, мы смогли рассчитать объем правильной четырехугольной пирамиды. Не забывайте, что данная величина измеряется в кубических единицах.
{V= S cdot h}
На этой странице собраны формулы и калькуляторы для нахождения объема пирамиды. Просто введите известные данные в калькулятор и получите результат. Либо рассчитайте объем пирамиды по приведенным формулам самостоятельно.
Пирамида — многогранник, в основании которого лежит многоугольник, а остальные грани представляют собой треугольники, имеющие общую вершину.
Содержание:
- калькулятор объема пирамиды
- формула объема пирамиды
- объем правильной треугольной пирамиды
- объем правильной четырехугольной пирамиды
- объем правильной шестиугольной пирамиды
- объем правильной n-угольной пирамиды
- объем тетраэдра
- примеры задач
Формула объема пирамиды
{V= dfrac{1}{3} S cdot h}
S — площадь основания пирамиды
h — высота пирамиды
Формула объема правильной треугольной пирамиды
Правильная треугольная пирамида — пирамида, в основании которой лежит равносторонний треугольник, а грани являются равнобедренными треугольниками.
{V= dfrac{h cdot a^2}{4 sqrt{3}}}
a — длина стороны основания пирамиды
h — высота пирамиды
Формула объема правильной четырехугольной пирамиды
Правильная четырехугольная пирамида — пирамида, в основании которой лежит квадрат, а грани являются равнобедренными треугольниками.
{V= dfrac{1}{3} cdot h cdot a^2}
a — длина стороны основания пирамиды
h — высота пирамиды
Формула объема правильной шестиугольной пирамиды
Правильная шестиугольная пирамида — пирамида, в основании которой лежит правильный шестиугольник, а грани являются равнобедренными треугольниками.
{V= dfrac{sqrt{3}}{2} cdot h cdot a^2}
a — длина стороны основания пирамиды
h — высота пирамиды
Формула объема правильной n-угольной пирамиды
Правильная пирамида имеет в основании правильный многоугольник (все стороны и углы равны между собой), а высота проходит через центр этого основания.
{V= dfrac{n cdot h cdot a^2}{12 cdot tg(dfrac{180°}{n} )}}
a — длина стороны основания пирамиды
h — высота пирамиды
n — число сторон многоугольника в основании пирамиды
Формула объема тетраэдра
Тетраэдр — правильный многогранник (четырехгранник), имеющий четыре грани, каждая из которых является правильным треугольником. У тетраэдра кроме четырех граней также 4 вершины и 6 ребер.
{V= dfrac{sqrt{2} a^3}{12}}
a — длина стороны тетраэдра
Примеры задач на нахождение объема пирамиды
Задача 1
Найдите объем пирамиды с высотой 2м, а основанием ее служит квадрат со стороной 3м.
Решение
Так как в основании пирамиды лежит квадрат, то воспользуемся формулой объема правильной четырехугольной пирамиды и подставим в нее значения высоты и стороны основания.
V= dfrac{1}{3} cdot h cdot a^2 = dfrac{1}{3} cdot 2 cdot 3^2 = dfrac{1}{3} cdot 2 cdot 9 = dfrac{1}{3} cdot 18 = 6 : м^3
Ответ: 6 м³
Используем калькулятор для проверки полученного ответа.
Задача 2
Найдите объем правильной треугольной пирамиды, стороны основания которой равны 1см, а высота равна √3см.
Решение
Из условия следует, что пирамида правильная треугольная. Это значит, что для решения задачи необходимо воспользоваться формулой для правильной треугольной пирамиды. Подставим в нее значения и рассчитаем объем.
V= dfrac{h cdot a^2}{4 sqrt{3}} = dfrac{sqrt{3} cdot 1^2}{4 sqrt{3}} = dfrac{sqrt{3} cdot 1}{4 sqrt{3}} = dfrac{sqrt{3}}{4 sqrt{3}} = dfrac{cancel{sqrt{3}}}{4 cancel{sqrt{3}}} = dfrac{1}{4} = 0.25 : м^3
Ответ: 0.25 см³
Для проверки с помощью калькулятора извлечем квадратный корень из 3: √3 = 1.73205. Теперь можем подставить значения в калькулятор и проверить полученный ответ.