Совет 1: Как вычислить высоту пирамиды

Задачи на определение каких-либо параметров многогранников, конечно, могут вызвать затруднение. Но, если немного подумать, становится понятно, что решение сводится к рассмотрению свойств отдельных плоских фигур, из которых и состоит данное геометрическое тело.
Инструкция
1
Пирамида – это многогранник, в основании которого лежит многоугольник. Боковые грани представляют собой треугольники с общей вершиной, которая является одновременно вершиной пирамиды. Если в основании пирамиды лежит правильный многоугольник, т.е. такой, у которого все углы и все стороны равны, то пирамида называется правильной. Поскольку в условии задачи не указывается, какой именно многогранник следует рассматривать в данном случае, можно считать, что имеет место правильная n-угольная пирамида.
2
В правильной пирамиде все ребра равны между собой, все грани - равные равнобедренные треугольники. Высотой пирамиды является перпендикуляр, опущенный из вершины на ее основание.
3
Нахождение высоты пирамиды зависит от того, что дано в условии задачи. Применяйте формулы, в которых для нахождения каких–либо параметров пирамиды используется ее высота. К примеру, дано: V – объем пирамиды; S – площадь основания. Используйте формулу нахождения объема пирамиды V=SH/3, где H – высота пирамиды. Отсюда следует: H=3V/S.
4
Двигаясь в том же направлении, следует отметить, что если площадь основания не дана, ее в некоторых случаях можно найти по формуле нахождения площади правильного многоугольника. Введите обозначения:р - полупериметр основания (полупериметр легко найти, если известно число сторон и величина одной стороны);h – апофема многоугольника (апофемой называется перпендикуляр, опущенный из центра многоугольника на любую из его сторон); а - сторона многоугольника;n – число сторон.Таким образом, p=an/2, а S=ph= (an/2)h. Откуда следует: H=3V/ (an/2) h.
5
Разумеется, существует множество других вариантов. К примеру, дано:h - апофема пирамиды;n - апофема основания;H - высота пирамиды.Рассмотрите фигуру, образованную высотой пирамиды, ее апофемой и апофемой основания. Она представляет собой прямоугольный треугольник. Решите задачу с помощью всем известной теоремы Пифагора. Применительно к данному случаю можно записать: h²=n²+H², откуда H²=h²-n². Вам остается лишь извлечь квадратный корень из выражения h²-n².

Совет 2: Как вычислить площадь пирамиды

Под площадью пирамиды обычно понимается площадь ее боковой или полной поверхности. В основании данного геометрического тела лежит многоугольник. Боковые грани имеют треугольную форму. У них есть общая вершина, которая одновременно является и вершиной пирамиды.
Вам понадобится
  • - лист бумаги;
  • - ручка;
  • - калькулятор;
  • - пирамида с заданными параметрами.
Инструкция
1
Рассмотрите данную в задании пирамиду. Определите, правильный или неправильный многоугольник лежит в ее основании. У правильного все стороны равны. Площадь в этом случае равна половине произведения периметра на радиус вписанной окружности. Найдите периметр, умножив длину стороны l на количество сторон n, то есть P=l*n. Выразить площадь основания можно формулой Sо=1/2P*r, где P - периметр, а r - радиус вписанной окружности.
2
Периметр и площадь неправильного многоугольника вычисляются иначе. Стороны имеют разную длину. Чтобы посчитать периметр, необходимо сложить все отрезки, ограничивающие основание. Для вычисления площади выполните дополнительное построение. Разделите неправильный многоугольник на фигуры, параметры которых вам известны, а площадь вы легко можете найти, используя наиболее распространенные формулы и тригонометрические функции.
3
Боковая поверхность пирамиды представляет собой сумму всех боковых граней. У правильной пирамиды высота падает в центр лежащего в основании правильного многоугольника. Для наглядности очень полезно построить высоты самой пирамиды и одной из ее боковых сторон. Точку пересечения второй высоты с нижней гранью соедините с центром основания. У вас в любом случае получится прямоугольный треугольник, в котором вам необходимо вычислить гипотенузу, одновременно являющуюся и высотой боковой грани. Сделайте это, используя известные вам параметры (например, высоту пирамиды и радиус вписанной в многоугольник основания окружности).
Постройте высоту боковой грани
4
Зная высоту боковой грани правильной пирамиды, вычислите площадь боковой поверхности. Она равна половине произведения периметра основания на высоту боковой грани, то есть вычислить ее можно по формуле Sб=1/2P*h, где P - уже известный вам периметр, а h - высота боковой грани.
5
Вычисление боковой поверхности неправильной пирамиды потребует от вас несколько больших затрат времени. Она равна сумме площадей всех боковых граней. Вспомните, чему равна площадь треугольника. Ее можно найти по формуле S=1/2l*h, то есть полупроизведению основания треугольника на его высоту.
6
Найдите площадь полной поверхности пирамиды. Для этого сложите уже известные вам площади основания и боковой поверхности.

Совет 3: Как найти объем пирамиды, если даны координаты вершин

Для расчета объема пирамиды можно воспользоваться постоянным соотношением, связывающим эту величину с объемом параллелепипеда, построенного на том же основании и с таким же наклоном высоты. А объем параллелепипеда рассчитывается достаточно просто, если представить его ребра как набор векторов - наличие в условиях задачи координат вершин пирамиды позволяет это сделать.
Инструкция
1
Рассматривайте ребра пирамиды как векторы, на которых построена эта фигура. По координатам точек в вершинах A(X₁;Y₁;Z₁), B(X₂;Y₂;Z₂), C(X₃;Y₃;Z₃), D(X₄;Y₄;Z₄), определите проекции векторов, исходящих из вершины пирамиды, на оси ортогональной системы координат - вычтите из каждой координаты конца вектора соответствующую координату начала: AB{X₂-X₁;Y₂-Y₁;Z₂-Z₁}, AC{X₃-X₁;Y₃-Y₁;Z₃-Z₁}, AD{X₄-X₁;Y₄-Y₁;Z₄-Z₁}.
2
Воспользуйтесь тем, что объем параллелепипеда, построенного на этих же векторах, должен быть в шесть раз больше объема пирамиды. Объем такого параллелепипеда определить нетрудно - он равен смешанному произведению векторов: |AB*AC*AD|. Значит, объем пирамиды (V) составит одну шестую часть от этой величины: V = ⅙*|AB*AC*AD|.
3
Для расчета смешанного произведения из полученных на первом шаге координат составьте матрицу, поместив в каждую ее строку три координаты соответствующего вектора:

(X₂-X₁) (Y₂-Y₁) (Z₂-Z₁)
(X₃-X₁) (Y₃-Y₁) (Z₃-Z₁)
(X₄-X₁) (Y₄-Y₁) (Z₄-Z₁)

Затем рассчитайте ее определитель - построчно перемножьте все элементы множества и сложите результаты:

(X₂-X₁)*(Y₃-Y₁)*(Z₄-Z₁) + (Y₂-Y₁)*(Z₃-Z₁)*(X₄-X₁) + (Z₂-Z₁)*(X₃-X₁)*(Y₄-Y₁) + (Z₂-Z₁)*(Y₃-Y₁)*(X₄-X₁) + (Y₂-Y₁)*(X₃-X₁)*(Z₄-Z₁) + (X₂-X₁)*(Z₃-Z₁)*(Y₄-Y₁).
4
Полученное на предыдущем шаге значение соответствует объему параллелепипеда - разделите его на шестерку, чтобы получить искомый объем пирамиды. В общем виде эту громоздкую формулу можно записать так: V = ⅙*|AB*AC*AD| = ⅙*((X₂-X₁)*(Y₃-Y₁)*(Z₄-Z₁) + (Y₂-Y₁)*(Z₃-Z₁)*(X₄-X₁) + (Z₂-Z₁)*(X₃-X₁)*(Y₄-Y₁) + (Z₂-Z₁)*(Y₃-Y₁)*(X₄-X₁) + (Y₂-Y₁)*(X₃-X₁)*(Z₄-Z₁) + (X₂-X₁)*(Z₃-Z₁)*(Y₄-Y₁)).
5
Если ход вычислений в решении задачи приводить не требуется, а нужно лишь получить численный результат, проще воспользоваться для расчетов онлайн-сервисами. В сети нетрудно найти скрипты, которые могут помочь с промежуточными расчетами - посчитать детерминант матрицы - или самостоятельно вычислить объем пирамиды по введенным в поля формы координатам точек. Пара ссылок на такие сервисы приведена ниже.
Источники:
  • Расчет объема пирамиды по координатам
  • объем пирамиды через координаты вершин
Поиск
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500
к
Honor 6X Premium
новая премиальная версия
узнать больше