Геометрия · 10 класс4 четвертьТема 9ГОСО РК 2026Базовый

Пирамида: правильная и усеченная пирамида, апофема, боковая и полная поверхность

Определение пирамиды, вершина, основание, боковые ребра и грани. Правильная пирамида и апофема. Площади поверхностей. Усеченная пирамида.

Время изучения~75 минтеория + практика
Разделы темы5 разд.пошаговый разбор
Тест темы3 вопр.с мгновенным ответом
СОР / СОЧ4 четвертьдескрипторы ГОСО

1. Определение пирамиды:

Многогранник, состоящий из плоского n-угольника A₁A₂...An (основания) и n треугольников SA₁A₂, SA₂A₃, ... (боковых граней) с общей вершиной S (вершиной пирамиды).

2. Элементы пирамиды:

• Боковые ребра (SA₁, SA₂...) — отрезки, соединяющие вершину пирамиды с вершинами основания;

• Высота пирамиды (H = SO) — перпендикуляр из вершины S на плоскость основания (O — основание высоты);

• Апофема правильной пирамиды (ha = SK) — высота ее боковой грани, проведенная из вершины пирамиды S к ребру основания (SK ⊥ A₁A₂).

3. Определение правильной пирамиды:

Пирамида называется правильной, если:

1. Ее основание — правильный многоугольник (равносторонний △, квадрат, правильный шестиугольник);

2. Высота пирамиды падает точно в геометрический центр основания (центр вписанной и описанной окружностей).

Свойства правильной пирамиды:

• Все боковые ребра равны между собой: l₁ = l₂ = ... = ln;

• Все боковые грани — равные равнобедренные треугольники;

• Все апофемы равны между собой;

• Все боковые ребра образуют равные углы с плоскостью основания;

• Все боковые грани наклонены к основанию под одним и тем же двугранным углом.

Чертеж: Правильная пирамида, апофема и высота

Векторная схема
S (вершина)Hha (апофема)Правильная пирамида: V = (1/3) · Sосн · H; Sбок = (1/2) · Pосн · ha
Вершина S; высота H = SO ⊥ основанию; апофема ha = SK ⊥ ребру основания; радиус r = OK.
ПРАВИЛЬНАЯ ПИРАМИДА

Центральная ось

Основание — правильный многоугольник, вершина точно над центром.
АПОФЕМА (ha)

Высота боковой грани

Высота равнобедренного треугольника боковой грани, опущенная из вершины пирамиды.
Поверхности правильной пирамиды
Sбок=12Pосн⋅ha;Sполн=Sбок+SоснS_\text{бок} = \frac{1}{2} P_\text{осн} \cdot h_a;\quad \quad S_\text{полн} = S_\text{бок} + S_\text{осн}
Внимание: в формуле боковой поверхности стоит половина периметра: 0.5 * Pосн, а не полный периметр, как у призмы!

Решение 95% задач на правильную пирамиду строится на рассмотрении двух прямоугольных треугольников:

1. Треугольник «Высота — Боковое ребро — Радиус описанной окружности R» (△SOB):

• Катет 1: Высота пирамиды H;

• Катет 2: Радиус описанной окружности основания R (проекция ребра);

• Гипотенуза: Боковое ребро l = SB;

• Формула: l² = H² + R²; \quad cos α = R / l (угол ребра с основанием).

2. Треугольник «Высота — Апофема — Радиус вписанной окружности r» (△SOK):

• Катет 1: Высота пирамиды H;

• Катет 2: Радиус вписанной окружности основания r = OK (апофема основания);

• Гипотенуза: Апофема пирамиды ha = SK;

• Формула: ha2 = H² + r²; \quad cos φ = r / ha (двугранный угол при основании!).

△ ПО РЕБРУ (l, H, R)

l² = H² + R²

Связывает высоту H, радиус описанной окружности основания R и боковое ребро l.
△ ПО АПОФЕМЕ (ha, H, r)

ha2 = H² + r²

Связывает высоту H, радиус вписанной окружности основания r и апофему ha.
Два ключевых треугольника пирамиды
l2=H2+R2  (по ребру);ha2=H2+r2  (по апофеме)l^2 = H^2 + R^2 \;\quad (\text{по ребру});\quad \quad h_a^2 = H^2 + r^2 \;\quad (\text{по апофеме})
По ТТП отрезок OK перпендикулярен ребру основания, поэтому угол ∠SKO — это линейный угол двугранного угла при основании!
Раздел 3 из 5

1. Определение:

Часть пирамиды, заключенная между ее основанием и секущей плоскостью, параллельной основанию.

Параллельные грани называются верхним и нижним основаниями (A₁...An и B₁...Bn), остальные грани — трапециями.

2. Правильная усеченная пирамида:

Получается сечением правильной пирамиды плоскостью, параллельной основанию.

• Боковые грани — равные равнобедренные трапеции;

• Высота боковой грани-трапеции называется апофемой усеченной пирамиды ha;

• Площадь боковой поверхности правильной усеченной пирамиды:

Sбок = 0.5 * (P₁ + P₂) * ha;

• Площадь полной поверхности:

Sполн = Sбок + S₁ + S₂.

Усеченная пирамида
Sбок=P1+P22⋅ha;Sполн=Sбок+S1+S2S_\text{бок} = \frac{P_1 + P_2}{2} \cdot h_a;\quad \quad S_\text{полн} = S_\text{бок} + S_1 + S_2
Площадь боковой поверхности равна произведению полусуммы периметров оснований на апофему.

Схема решения:

Шаг 1
Расчет основания
По стороне основания a найти радиусы R и r (для квадрата: R = a√2/2, r = a/2; для правильного треугольника: R = a√3/3, r = a√3/6).
Шаг 2
Нахождение апофемы и высоты
Использовать формулы связки: ha = √(H² + r²) или l = √(H² + R²).
Шаг 3
Вычисление поверхностей
Sбок = 0.5 * Pосн * ha; затем прибавить площадь одного основания: Sполн = Sбок + Sосн.

Главная ошибка школьников при расчете площади боковой поверхности пирамиды:

В формулу Sбок = 0.5 * Pосн * ha подставляют ВЫСОТУ ПИРАМИДЫ H вместо АПОФЕМЫ ha!

Запомните разницу:

• Высота H — это вертикальный отрезок внутри пирамиды (катет);

• Апофема ha — это наклонная высота боковой грани (гипотенуза: ha = √(H² + r²));

• Апофема ВСЕГДА длиннее высоты пирамиды: ha > H!

Подстановка H вместо ha гарантированно дает неверный ответ.

Ловушка ЕНТ: h_a всегда больше H

В площадь боковой поверхности пирамиды входит ТОЛЬКО апофема ha (высота треугольника грани). Высота пирамиды H используется для нахождения объема V!

Ваш прогресс по теме25%
Шпаргалка формул10 класс
Теорема о трех перпендикулярах:
AH⊥α,c⊂α  ⟹  (c⊥HM  ⟺  c⊥AM)AH \perp \alpha, \quad c \subset \alpha \implies (c \perp HM \iff c \perp AM)
Площадь ортогональной проекции:
Sпр=S⋅cos⁡φS_{пр} = S \cdot \cos\varphi[см²]
Боковая поверхность прямой призмы:
Sбок=Pосн⋅hS_{бок} = P_{осн} \cdot h[см²]
Диагональ прямоугольного параллелепипеда:
d2=a2+b2+c2d^2 = a^2 + b^2 + c^2[см²]
Следующая тема

Построение сечений многогранников плоскостью: метод следов и метод внутреннего проектирования

Перейти к теме →