Объем правильной четырехугольной

Теоремы, связывающие пирамиду с другими геометрическими телами

Описание сферы вокруг правильной пирамиды:
SD — высота пирамиды.
AD — радиус окружности, описывающей основание.
В — середина ребра боковой грани
С — точка пересечения плоскостей проходящих через середину рёбер перпендикулярно им.
AC=CS — радиус сферы описывающей пирамидуСфера, вписанная в правильную пирамиду:
D — центр основания
SF — апофема
ASD — биссекторная плоскость угла между боковыми гранями
BCE — биссекторная плоскость угла между основанием и боковой гранью
С — точка пересечения всех биссекторных плоскостей
CK=CD — радиус сферы вписанной в пирамиду

Сфера

  • около пирамиды можно описать сферу тогда, когда в основании пирамиды лежит многоугольник, вокруг которого можно описать окружность (необходимое и достаточное условие). Центром сферы будет точка пересечения плоскостей, проходящих через середины рёбер пирамиды перпендикулярно им. Из этой теоремы следует, что как около любой треугольной, так и около любой правильной пирамиды можно описать сферу;
  • в пирамиду можно вписать сферу тогда, когда биссекторные плоскости внутренних двугранных углов пирамиды пересекаются в одной точке (необходимое и достаточное условие). Эта точка будет центром сферы.

Конус

  • Конус называется вписанным в пирамиду, если вершины их совпадают, а его основание вписано в основание пирамиды. Причём вписать конус в пирамиду можно только тогда, когда апофемы пирамиды равны между собой (необходимое и достаточное условие);
  • Конус называется описанным около пирамиды, когда их вершины совпадают, а его основание описано около основания пирамиды. Причём описать конус около пирамиды можно только тогда, когда все боковые рёбра пирамиды равны между собой (необходимое и достаточное условие);
  • Высоты у таких конусов и пирамид равны между собой.

Цилиндр

  • Цилиндр называется вписанным в пирамиду, если одно его основание совпадает с окружностью вписанной в сечение пирамиды плоскостью, параллельной основанию, а другое основание принадлежит основанию пирамиды.
  • Цилиндр называется описанным около пирамиды, если вершина пирамиды принадлежит его одному основанию, а другое его основание описано около основания пирамиды. Причём описать цилиндр около пирамиды можно только тогда, когда в основании пирамиды — вписанный многоугольник (необходимое и достаточное условие).

Формулы, связанные с пирамидой

  • Объём пирамиды может быть вычислен по формуле:

V = 1 3 S h , {\displaystyle V={\frac {1}{3}}Sh,} где S {\displaystyle \ S} — площадь основания и h {\displaystyle \ h} — высота; V = 1 6 V p , {\displaystyle V={\frac {1}{6}}V_{p},} где V p {\displaystyle \ V_{p}} — объём параллелепипеда;

  • Также объём треугольной пирамиды (тетраэдра) может быть вычислен по формуле:

V = 1 6 a 1 a 2 d sin ⁡ φ , {\displaystyle V={\frac {1}{6}}a_{1}a_{2}d\sin \varphi ,} где a 1 , a 2 {\displaystyle a_{1},a_{2}} — скрещивающиеся рёбра , d {\displaystyle d} — расстояние между a 1 {\displaystyle a_{1}} и a 2 {\displaystyle a_{2}} , φ {\displaystyle \varphi } — угол между a 1 {\displaystyle a_{1}} и a 2 {\displaystyle a_{2}} ;

  • Боковая поверхность — это сумма площадей боковых граней:

S b = ∑ i S i {\displaystyle S_{b}=\sum _{i}^{}S_{i}}

  • Полная поверхность — это сумма площади боковой поверхности и площади основания:

S p = S b + S o {\displaystyle \ S_{p}=S_{b}+S_{o}}

  • Для нахождения площади боковой поверхности в правильной пирамиде можно использовать формулы:

S b = 1 2 P a = n 2 b 2 sin ⁡ α {\displaystyle S_{b}={\frac {1}{2}}Pa={\frac {n}{2}}b^{2}\sin \alpha } где a {\displaystyle a} — апофема , P {\displaystyle \ P} — периметр основания, n {\displaystyle \ n} — число сторон основания, b {\displaystyle \ b} — боковое ребро, α {\displaystyle \alpha } — плоский угол при вершине пирамиды.

Особые случаи пирамиды

Правильная пирамида

Пирамида называется правильной, если основанием её является правильный многоугольник, а вершина проецируется в центр основания. Тогда она обладает такими свойствами:

  • боковые рёбра правильной пирамиды равны;
  • в правильной пирамиде все боковые грани — конгруэнтные равнобедренные треугольники;
  • в любую правильную пирамиду можно как вписать, так и описать вокруг неё сферу;
  • если центры вписанной и описанной сферы совпадают, то сумма плоских углов при вершине пирамиды равна π {\displaystyle \pi } , а каждый из них соответственно π n {\displaystyle {\frac {\pi }{n}}} , где n — количество сторон многоугольника основания;
  • площадь боковой поверхности правильной пирамиды равна половине произведения периметра основания на апофему.

Прямоугольная пирамида

Пирамида называется прямоугольной, если одно из боковых рёбер пирамиды перпендикулярно основанию. В данном случае, это ребро и является высотой пирамиды.

Тетраэдр

Тетраэдром называется треугольная пирамида. В тетраэдре любая из граней может быть принята за основание пирамиды. Кроме того, существует большое различие между понятиями «правильная треугольная пирамида» и «правильный тетраэдр». Правильная треугольная пирамида — это пирамида с правильным треугольником в основании (грани же должны быть равнобедренными треугольниками). Правильным тетраэдром является тетраэдр, у которого все грани являются равносторонними треугольниками.

> См. также

  • Усечённая пирамида
  • Бипирамида