Пирамидална фигура. Геометрични фигури. Пирамида. Свойства на правилна пирамида

Хипотеза:смятаме, че съвършенството на формата на пирамидата се дължи на математически законивложени във формата му.

Мишена:като изучава пирамидата като геометрично тяло, за да обясни съвършенството на нейната форма.

Задачи:

1. Дайте математическа дефиниция на пирамида.

2. Изучаване на пирамидата като геометрично тяло.

3. Разберете какво математическо знание са заложили египтяните в своите пирамиди.

Лични въпроси:

1. Какво представлява пирамидата като геометрично тяло?

2. Как може да се обясни математически уникалната форма на пирамидата?

3. Какво обяснява геометричните чудеса на пирамидата?

4. Какво обяснява съвършенството на формата на пирамидата?

Определение за пирамида.

ПИРАМИДА (от гръцки pyramis, род n. pyramidos) - многостен, чиято основа е многоъгълник, а останалите лица са триъгълници с общ връх (фигура). Според броя на ъглите на основата пирамидите биват триъгълни, четириъгълни и др.

ПИРАМИДА - монументална структура, която има геометрична форма на пирамида (понякога също стъпаловидна или кулообразна). Гигантските гробници на древните египетски фараони от 3-то-2-ро хилядолетие пр. н. е. се наричат ​​пирамиди. д., както и древни американски пиедестали на храмове (в Мексико, Гватемала, Хондурас, Перу), свързани с космологични култове.

Възможно е, че гръцка дума"пирамида" идва от египетския израз per-em-us, т.е. от термин, който означава височината на пирамидата. Изтъкнатият руски египтолог В. Струве смята, че гръцкото “пурам…й” произлиза от древноегипетското “п”-мр”.

От историята. След изучаване на материала в учебника "Геометрия" на авторите на Атанасян. Бутузова и други, научихме, че: Многостен, съставен от n-ъгълник A1A2A3 ... An и n триъгълника RA1A2, RA2A3, ..., RAnA1, се нарича пирамида. Многоъгълникът A1A2A3 ... An е основата на пирамидата, а триъгълниците RA1A2, RA2A3, ..., PAnA1 са страничните стени на пирамидата, P е върхът на пирамидата, отсечките RA1, RA2, ..., RAn са страничните ръбове.

Такава дефиниция на пирамидата обаче не винаги е съществувала. Например древногръцкият математик, автор на теоретични трактати по математика, достигнали до нас, Евклид, определя пирамидата като твърда фигура, ограничена от равнини, които се събират от една равнина в една точка.

Но това определение е било критикувано още в древността. Така Херон предложи следното определение за пирамида: „Това е фигура, ограничена от триъгълници, събиращи се в една точка и чиято основа е многоъгълник.“

Нашата група, сравнявайки тези определения, стигна до извода, че те нямат ясна формулировка на понятието „фондация“.

Ние проучихме тези дефиниции и открихме дефиницията на Адриен Мари Лежандр, който през 1794 г. в своя труд „Елементи на геометрията” дефинира пирамидата по следния начин: „Пирамидата е телесна фигура, образувани от триъгълници, събиращи се в една точка и завършващи от различни страни на плоска основа.

Струва ни се, че последното определение дава ясна представа за пирамидата, тъй като се отнася до факта, че основата е плоска. Друго определение за пирамида се появява в учебник от 19 век: „пирамидата е телесен ъгъл, пресечен от равнина“.

Пирамидата като геометрично тяло.

Че. Пирамидата е многостен, едно от чиито лица (основа) е многоъгълник, останалите лица (страни) са триъгълници, които имат един общ връх (върхът на пирамидата).

Перпендикулярът, прекаран от върха на пирамидата към равнината на основата, се нарича високчпирамиди.

Освен произволна пирамида има дясна пирамида,в основата на който е правилен многоъгълник и пресечена пирамида.

На фигурата - пирамидата PABCD, ABCD - нейната основа, PO - височина.

Пълна площ Пирамида се нарича сумата от площите на всички нейни лица.

Пълна = Sстрана + Sоснова,Където Ssideе сумата от площите на страничните лица.

обем на пирамидата се намира по формулата:

V=1/3Sоснова ч, където Sosn. - основна площ ч- височина.

Площта на страничната повърхност на правилната пирамида се изразява, както следва: Sside. =1/2P ч, където P е периметърът на основата, ч- височината на страничната повърхност (апотемата на правилната пирамида). Ако пирамидата се пресича от равнина A'B'C'D', успоредна на основата, тогава:

1) страничните ръбове и височината са разделени от тази равнина на пропорционални части;

2) в сечението се получава многоъгълник A'B'C'D', подобен на основата;

https://pandia.ru/text/78/390/images/image017_1.png" width="287" height="151">

Основите на пресечената пирамидаса подобни многоъгълници ABCD и A`B`C`D`, страничните лица са трапеци.

Височинапресечена пирамида - разстоянието между основите.

Съкратен обемпирамида се намира по формулата:

V=1/3 ч(S + https://pandia.ru/text/78/390/images/image019_2.png" align="left" width="91" height="96"> Площта на страничната повърхност на правилна пресечена пирамида се изразява, както следва: Sside = ½(P+P’) ч, където P и P’ са периметрите на основите, ч- височината на страничното лице (апотемата на редовен, пресечен от празници

Раздели на пирамидата.

Сеченията на пирамидата с равнини, минаващи през върха й, са триъгълници.

Сечението, минаващо през два несъседни странични ръба на пирамидата, се нарича диагонално сечение.

Ако сечението минава през точка от страничния ръб и страната на основата, тогава тази страна ще бъде неговата следа върху равнината на основата на пирамидата.

Разрез, минаващ през точка, разположена на лицето на пирамидата, и дадена следа от сечението върху равнината на основата, тогава конструкцията трябва да се извърши, както следва:

намерете пресечната точка на равнината на даденото лице и следата от сечението на пирамидата и я обозначете;

построяват права линия, минаваща през дадена точка и получената пресечна точка;

· Повторете тези стъпки за следващите лица.

, което съответства на отношението на катетите на правоъгълен триъгълник 4:3. Това съотношение на катетите съответства на добре познатия правоъгълен триъгълник със страни 3:4:5, който се нарича "перфектен", "свещен" или "египетски" триъгълник. Според историците на "египетския" триъгълник е придавано магическо значение. Плутарх пише, че египтяните сравняват природата на Вселената със „свещен“ триъгълник; те символично оприличиха вертикалния катет на съпруга, основата на съпругата и хипотенузата на това, което се ражда от двете.

За триъгълник 3:4:5 е вярно равенството: 32 + 42 = 52, което изразява Питагоровата теорема. Не е ли тази теорема, която египетските свещеници са искали да увековечат, като издигнат пирамида на базата на триъгълника 3:4:5? Трудно е да се намери по-добър пример за илюстрация на Питагоровата теорема, която е била известна на египтяните много преди откриването й от Питагор.

Така гениалните създатели на египетските пирамиди се стремят да впечатлят далечните потомци с дълбочината на познанията си и постигат това, като избират за „главна геометрична идея” за пирамидата на Хеопс – „златния” правоъгълен триъгълник, а за пирамидата на Хефрен – „свещения” или „египетския” триъгълник.

Много често в своите изследвания учените използват свойствата на пирамидите с пропорциите на Златното сечение.

По математика енциклопедичен речникдава се следната дефиниция на златното сечение - това е хармонично деление, деление в екстремно и средно съотношение - разделяне на отсечката AB на две части по такъв начин, че по-голямата част от нейната AC е средното пропорционално между цялата отсечка AB и по-малката му част CB.

Алгебрично намиране на златното сечение на отсечка AB = aсе свежда до решаване на уравнението a: x = x: (a - x), откъдето x е приблизително равно на 0,62a. Съотношението x може да бъде изразено като дроби 2/3, 3/5, 5/8, 8/13, 13/21…= 0,618, където 2, 3, 5, 8, 13, 21 са числата на Фибоначи.

Геометричната конструкция на златното сечение на сегмента AB се извършва по следния начин: в точка B се възстановява перпендикулярът на AB, върху него се полага сегментът BE = 1/2 AB, A и E се свързват, DE = BE се отлага и накрая AC = AD, след което се изпълнява равенството AB: CB = 2: 3.

златно сечениечесто се използва в произведения на изкуството, архитектура, намиращи се в природата. Ярки примери са скулптурата на Аполон Белведере, Партенона. При изграждането на Партенона е използвано отношението на височината на сградата към нейната дължина и това съотношение е 0,618. Обектите около нас също дават примери за златното сечение, например подвързиите на много книги имат съотношение ширина към дължина, близко до 0,618. Като се има предвид разположението на листата на едно общо стъбло на растенията, може да се забележи, че между всеки два чифта листа третият се намира на мястото на златното сечение (слайдове). Всеки от нас „носи“ златното съотношение със себе си „в ръцете“ - това е съотношението на фалангите на пръстите.

Благодарение на откриването на няколко математически папируса, египтолозите са научили нещо за древните египетски системи за смятане и мерки. Задачите, съдържащи се в тях, са решавани от писари. Един от най-известните е математическият папирус на Райнд. Изучавайки тези пъзели, египтолозите научиха как древните египтяни се справяха с различните количества, които възникваха при изчисляването на мерки за тегло, дължина и обем, които често използваха дроби, както и как се справяха с ъглите.

Древните египтяни са използвали метод за изчисляване на ъгли въз основа на съотношението на височината към основата на правоъгълен триъгълник. Те изразяват всеки ъгъл на езика на градиента. Градиентът на наклона се изразява като съотношение на цяло число, наречено "seked". В „Математиката във времето на фараоните“ Ричард Пилинс обяснява: „Секедът на правилна пирамида е наклонът на което и да е от четирите триъгълни лица към равнината на основата, измерен с n-то число хоризонтални единици на вертикална единица височина. Така тази мерна единица е еквивалентна на съвременния ни котангенс на ъгъла на наклон. Следователно египетската дума "секед" е свързана с нашата модерна дума"градиент"".

Цифровият ключ към пирамидите се крие в съотношението на тяхната височина към основата. Практически това е най-лесният начин да направите шаблони, необходими за постоянна проверка на правилния ъгъл на наклон по време на конструкцията на пирамидата.

Египтолозите биха се радвали да ни убедят, че всеки фараон е искал да изрази своята индивидуалност, оттук и разликите в ъглите на наклона на всяка пирамида. Но може да има и друга причина. Може би всички те са искали да въплъщават различни символични асоциации, скрити в различни пропорции. Въпреки това, ъгълът на пирамидата на Хефрен (базиран на триъгълника (3:4:5) се появява в трите проблема, представени от пирамидите в математическия папирус на Райнд). Така че това отношение е било добре известно на древните египтяни.

За да бъдем честни към египтолозите, които твърдят, че древните египтяни не са познавали триъгълника 3:4:5, нека кажем, че дължината на хипотенузата 5 никога не е била споменавана. Но задачи по математика, отнасящи се до пирамидите, винаги се решават на базата на секидния ъгъл - отношението на височината към основата. Тъй като дължината на хипотенузата никога не се споменава, се стигна до заключението, че египтяните никога не са изчислявали дължината на третата страна.

Съотношенията височина към основа, използвани в пирамидите в Гиза, несъмнено са били известни на древните египтяни. Възможно е тези съотношения за всяка пирамида да са избрани произволно. Това обаче противоречи на значението, придавано на цифровата символика във всички видове египетски визуални изкуства. Много е вероятно подобни взаимоотношения да са били от голямо значение, тъй като са изразявали специфични религиозни идеи. С други думи, целият комплекс на Гиза е подчинен на последователен дизайн, проектиран да отразява някаква божествена тема. Това би обяснило защо дизайнерите са избрали различни ъгли за трите пирамиди.

В "Тайната на Орион" Баувал и Гилбърт представят убедителни доказателства за връзката на пирамидите в Гиза със съзвездието Орион, по-специално със звездите от Пояса на Орион.Същото съзвездие присъства в мита за Изида и Озирис и има основание всяка пирамида да се разглежда като образ на едно от трите основни божества - Озирис, Изида и Хор.

ЧУДЕСА "ГЕОМЕТРИЧНИ".

Сред грандиозните пирамиди на Египет специално място заемат Голямата пирамида на фараона Хеопс (Хуфу). Преди да преминем към анализа на формата и размера на пирамидата на Хеопс, трябва да си припомним каква система от мерки са използвали египтяните. Египтяните са имали три единици за дължина: "лакът" (466 mm), равен на седем "длани" (66,5 mm), което от своя страна е равно на четири "пръста" (16,6 mm).

Нека анализираме размера на Хеопсовата пирамида (фиг. 2), следвайки разсъжденията, дадени в прекрасната книга на украинския учен Николай Васютински „Златна пропорция” (1990).

Повечето изследователи са съгласни, че дължината на страната на основата на пирамидата, напр. GFе равно на Л\u003d 233,16 м. Тази стойност съответства почти точно на 500 "лакти". Пълното съответствие с 500 "лакътя" ще бъде, ако дължината на "лакът" се счита за равна на 0,4663 m.

Височина на пирамидата ( з) се оценява от изследователите различно от 146,6 до 148,2 м. И в зависимост от приетата височина на пирамидата, всички съотношения на нейните геометрични елементи се променят. Каква е причината за разликите в оценката на височината на пирамидата? Факт е, че строго погледнато пирамидата на Хеопс е ​​пресечена. Горната й платформа днес е с размери приблизително 10 ´ 10 м, а преди век е била 6 ´ 6 м. Очевидно е, че върхът на пирамидата е бил демонтиран и не отговаря на оригиналния.

При оценката на височината на пирамидата е необходимо да се вземе предвид такава физически факторкато "чернов" дизайн. Отзад дълго времепод въздействието на колосално налягане (достигащо 500 тона на 1 m2 от долната повърхност) височината на пирамидата намалява спрямо първоначалната си височина.

Каква е била първоначалната височина на пирамидата? Тази височина може да бъде пресъздадена, ако намерите основната "геометрична идея" на пирамидата.

Фигура 2.

През 1837 г. английският полковник Г. Уайз измерва ъгъла на наклона на стените на пирамидата: той се оказва равен на а= 51°51". Тази стойност все още се признава от повечето изследователи днес. Посочената стойност на ъгъла съответства на тангенса (tg а) равно на 1,27306. Тази стойност съответства на съотношението на височината на пирамидата ACдо половината от основата си CB(фиг.2), т.е. AC / CB = з / (Л / 2) = 2з / Л.

И тук изследователите бяха за голяма изненада!.png" width="25" height="24">= 1,272. Сравнявайки тази стойност със стойността на tg а= 1.27306, виждаме, че тези стойности са много близки една до друга. Ако вземем ъгъла а\u003d 51 ° 50", тоест да го намалите само с една дъгова минута, тогава стойността аще стане равно на 1,272, тоест ще съвпадне със стойността на . Трябва да се отбележи, че през 1840 г. Г. Уайз повтаря своите измервания и изяснява, че стойността на ъгъла а=51°50".

Тези измервания доведоха изследователите до следната много интересна хипотеза: триъгълникът ASV на пирамидата на Хеопс се основава на отношението AC / CB = = 1,272!

Помислете сега за правоъгълен триъгълник ABC, при които съотношението на крака AC / CB= (фиг.2). Ако сега дължините на страните на правоъгълника ABCозначават с х, г, z, а също така вземете предвид, че съотношението г/х= , тогава, в съответствие с Питагоровата теорема, дължината zможе да се изчисли по формулата:

Ако приеме х = 1, г= https://pandia.ru/text/78/390/images/image027_1.png" width="143" height="27">

Фигура 3"Златен" правоъгълен триъгълник.

Правоъгълен триъгълник, в който страните са свързани като T:golden" правоъгълен триъгълник.

Тогава, ако вземем за основа хипотезата, че основната "геометрична идея" на Хеопсовата пирамида е "златният" правоъгълен триъгълник, то от тук е лесно да се изчисли "проектната" височина на Хеопсовата пирамида. То е равно на:

H \u003d (L / 2) ´ \u003d 148,28 m.

Нека сега изведем някои други отношения за пирамидата на Хеопс, които следват от "златната" хипотеза. По-специално, намираме съотношението на външната площ на пирамидата към площта на нейната основа. За да направите това, вземаме дължината на крака CBна единица, тоест: CB= 1. Но тогава дължината на страната на основата на пирамидата GF= 2, и площта на основата EFGHще бъде равно на SEFGH = 4.

Нека сега изчислим площта на страничната повърхност на Хеопсовата пирамида SD. Тъй като височината ABтриъгълник AEFе равно на T, тогава площта на страничната повърхност ще бъде равна на SD = T. Тогава общата площ на всичките четири странични лица на пирамидата ще бъде равна на 4 T, а съотношението на общата външна площ на пирамидата към основната площ ще бъде равно на златното сечение! Ето какво е - основната геометрична тайна на пирамидата на Хеопс!

Групата на "геометричните чудеса" на пирамидата на Хеопс включва реалните и измислени свойства на връзката между различните измерения в пирамидата.

По правило те се получават в търсене на някаква "константа", по-специално числото "пи" (числото на Лудолф), равно на 3,14159...; основи на естествените логаритми "e" (числото на Напиер), равно на 2,71828...; числото "F", числото на "златното сечение", равно, например, на 0,618 ... и т.н.

Можете да посочите например: 1) Собственост на Херодот: (Височина) 2 \u003d 0,5 ст. основен x Апотема; 2) Собственост на В. Цена: Височина: 0.5ст. osn \u003d корен квадратен от "Ф"; 3) Свойство на M. Eist: Периметър на основата: 2 Височина = "Pi"; в различна интерпретация - 2 супени лъжици. основен : Височина = "Pi"; 4) Свойство на Г. Ребер: Радиус на вписаната окръжност: 0,5 ст. основен = "F"; 5) Собственост на K. Kleppish: (St. main.) 2: 2 (st. main. x Apothem) \u003d (st. main. W. Apothem) \u003d 2 (st. main. x Apothem): ((2 st. main. X Apothem) + (st. main) 2). и т.н. Можете да измислите много такива свойства, особено ако свържете две съседни пирамиди. Например като "Свойства на А. Арефиев" може да се посочи, че разликата между обемите на пирамидата на Хеопс и пирамидата на Хефрен е равна на удвоения обем на пирамидата на Менкаур...

Много интересни разпоредби, по-специално за изграждането на пирамиди според "златното сечение", са изложени в книгите на Д. Хамбидж "Динамична симетрия в архитектурата" и М. Гийк "Естетика на пропорцията в природата и изкуството". Спомнете си, че "златното сечение" е разделянето на сегмента в такова съотношение, когато част А е толкова пъти по-голяма от част Б, колко пъти А е по-малко от целия сегмент A + B. Съотношението A / B е равно на числото "Ф" \u003d 1,618 ... Използването на "златното сечение" е посочено не само в отделни пирамиди, но и в целия пирамиден комплекс в Гиза.

Най-любопитното обаче е, че една и съща пирамида на Хеопс просто "не може" да съдържа толкова много чудесни свойства. Вземайки определено свойство едно по едно, можете да го "нагласите", но всички наведнъж не пасват - не съвпадат, те си противоречат. Следователно, ако например при проверка на всички свойства първоначално се вземе една и съща страна на основата на пирамидата (233 m), тогава височините на пирамиди с различни свойства също ще бъдат различни. С други думи, съществува известно "семейство" от пирамиди, външно подобни на тези на Хеопс, но отговарящи на различни свойства. Обърнете внимание, че в „геометричните“ свойства няма нищо особено чудотворно – много неща възникват чисто автоматично, от свойствата на самата фигура. За „чудо“ трябва да се счита само нещо, което е очевидно невъзможно за древните египтяни. Това включва по-специално „космически“ чудеса, при които измерванията на Хеопсовата пирамида или комплекса от пирамиди в Гиза се сравняват с някои астрономически измервания и се посочват „четни“ числа: милион пъти, милиард пъти по-малко и т.н. Нека разгледаме някои "космически" отношения.

Едно от твърденията е следното: „ако разделим страната на основата на пирамидата на точната дължина на годината, получаваме точно 10 милионна част от земната ос". Изчислете: разделяме 233 на 365, получаваме 0,638. Радиусът на Земята е 6378 км.

Друго твърдение всъщност е обратното на предишното. Ф. Ноетлинг посочи, че ако използвате изобретения от него "египетски лакът", тогава страната на пирамидата ще съответства на "най-точната продължителност на слънчевата година, изразена до най-близката милиардна част от деня" - 365.540.903.777.

Твърдението на П. Смит: „Височината на пирамидата е точно една милиардна част от разстоянието от Земята до Слънцето“. Въпреки че обикновено се приема височина от 146,6 м, Смит я приема за 148,2 м. Според съвременните радарни измервания голямата полуос на земната орбита е 149,597,870 + 1,6 км. Това е средното разстояние от Земята до Слънцето, но в перихелий то е с 5 000 000 километра по-малко, отколкото в афелий.

Последно любопитно твърдение:

„Как да обясним, че масите на пирамидите на Хеопс, Хефрен и Менкаур са свързани една с друга, както масите на планетите Земя, Венера, Марс?“ Нека изчислим. Масите на трите пирамиди се съотнасят като: Хефрен - 0,835; Хеопс - 1000; Микерин - 0,0915. Съотношенията на масите на трите планети: Венера - 0,815; Земя - 1000; Марс - 0,108.

И така, въпреки скептицизма, нека да отбележим добре известната хармония на конструкцията на твърденията: 1) височината на пирамидата, като линия, "отиваща в космоса" - съответства на разстоянието от Земята до Слънцето; 2) страната на основата на пирамидата, която е най-близо "до субстрата", тоест до Земята, отговаря за земния радиус и земната циркулация; 3) обемите на пирамидата (четете - масите) съответстват на съотношението на масите на най-близките до Земята планети. Подобен "шифър" може да се проследи например в езика на пчелите, анализиран от Карл фон Фриш. Засега обаче се въздържаме от коментар по този въпрос.

ФОРМА НА ПИРАМИДИТЕ

Известната тетраедрична форма на пирамидите не се появи веднага. Скитите са правили погребения под формата на земни хълмове - могили. Египтяните са строили "хълмове" от камък - пирамиди. Това се случва за първи път след обединението на Горен и Долен Египет, през 28 век пр. н. е., когато основателят на III династия фараон Джосер (Зосер) се изправя пред задачата да укрепи единството на страната.

И тук, според историците, важна роля за укрепването на централната власт играе " нова концепцияобожествяване" на царя. Въпреки че царските погребения са по-великолепни, те основно не се различават от гробниците на придворните благородници, те са същите структури - мастаби. Над камерата със саркофага, съдържащ мумията, е изсипан правоъгълен хълм от малки камъни, където след това е поставена малка сграда от големи каменни блокове - "мастаба" (на арабски - "пейка"). На мястото на масата таба на своя предшественик, Сан Ахта, фараон Джосер, и постави първата пирамида. Тя беше стъпаловидна и беше видим преходен етап от една архитектурна форма към друга, от мастаба към пирамидата.

По този начин фараонът бил „отгледан“ от мъдреца и архитект Имхотеп, който по-късно бил смятан за магьосник и идентифициран от гърците с бог Асклепий. Сякаш шест мастаби бяха издигнати в редица. Освен това първата пирамида е заемала площ от 1125 х 115 метра, с приблизителна височина от 66 метра (според египетските мерки - 1000 "палми"). Първоначално архитектът планира да построи мастаба, но не продълговата, а квадратна в план. По-късно тя беше разширена, но тъй като разширението беше направено по-ниско, се образуваха две стъпала, така да се каже.

Тази ситуация не задоволи архитекта и на горната платформа на огромна плоска мастаба Имхотеп постави още три, като постепенно намаляваше към върха. Гробницата е била под пирамидата.

Известни са няколко по-стъпаловидни пирамиди, но по-късно строителите преминаха към изграждането на по-познати тетраедрични пирамиди. Защо обаче не триъгълна или, да речем, осмоъгълна? Косвен отговор дава фактът, че почти всички пирамиди са идеално ориентирани към четирите кардинални точки и следователно имат четири страни. В допълнение, пирамидата е била "къща", обвивка на четириъгълна гробна камера.

Но какво е причинило ъгъла на наклона на лицата? В книгата "Принципът на пропорциите" цяла глава е посветена на това: "Какво може да определи ъглите на пирамидите." По-специално се посочва, че „изображението, към което гравитират големите пирамиди от Старото царство, е триъгълник с прав ъгъл на върха.

В пространството това е полуоктаедър: пирамида, в която ръбовете и страните на основата са равни, лицата са равностранни триъгълници". Някои съображения са дадени по този въпрос в книгите на Hambidge, Geek и други.

Какво е предимството на ъгъла на полуоктаедъра? Според описанията на археолози и историци някои пирамиди са се срутили под собствената си тежест. Това, което беше необходимо, беше "ъгъл на издръжливост", ъгъл, който беше най-енергийно надежден. Чисто емпирично, този ъгъл може да бъде взет от ъгъла на върха в купчина разпадащ се сух пясък. Но за да получите точни данни, трябва да използвате модела. Вземете четири здраво фиксирани топки, трябва да поставите петата върху тях и да измерите ъглите на наклона. Тук обаче можете да направите грешка, следователно теоретичното изчисление ви помага: трябва да свържете центровете на топките с линии (умствено). В основата получавате квадрат със страна, равна на два пъти радиуса. Квадратът ще бъде само основата на пирамидата, дължината на ръбовете на която също ще бъде равна на два пъти радиуса.

Така плътното опаковане на топчета от типа 1:4 ще ни даде правилен полуоктаедър.

Но защо много пирамиди, гравитиращи към подобна форма, въпреки това не я запазват? Вероятно пирамидите остаряват. Противно на известната поговорка:

„Всичко на света се страхува от времето, а времето се страхува от пирамидите“, сградите на пирамидите трябва да остареят, в тях могат и трябва да протичат не само процесите на външно изветряне, но и процесите на вътрешно „свиване“, от което пирамидите могат да станат по-ниски. Свиването също е възможно, тъй като, както е установено от трудовете на Д. Давидовиц, древните египтяни са използвали технологията за производство на блокове от варовик, с други думи, от "бетон". Именно тези процеси биха могли да обяснят причината за разрушаването на пирамидата Медум, намираща се на 50 км южно от Кайро. Той е на 4600 години, размерите на основата са 146 х 146 м, височината е 118 м. "Защо е толкова осакатен? - пита В. Замаровски. - Обичайните препратки към разрушителните ефекти на времето и "използването на камък за други сгради" не се вписват тук.

В края на краищата повечето от неговите блокове и облицовъчни плочи все още остават на мястото си, в руините в подножието й. "Както ще видим, редица разпоредби карат човек дори да мисли, че известната пирамида на Хеопс също е" свита ". Във всеки случай на всички древни изображения пирамидите са заострени ...

Формата на пирамидите също може да бъде генерирана чрез имитация: някои естествени модели, "чудотворно съвършенство", да речем, някои кристали във формата на октаедър.

Такива кристали могат да бъдат диамантени и златни кристали. Характерно голям брой"пресичащи се" знаци за такива понятия като фараон, слънце, злато, диамант. Навсякъде - благороден, блестящ (блестящ), страхотен, безупречен и т.н. Приликите не са случайни.

Слънчевият култ, както знаете, беше важна част от религията. древен Египет. „Без значение как превеждаме името на най-голямата от пирамидите“, казва един от съвременните учебници, „Sky Khufu“ или „Sky Khufu“, това означаваше, че царят е слънцето. Ако Хуфу, в блясъка на своята сила, си въобрази, че е второ слънце, тогава неговият син Джедеф-Ра стана първият от египетските царе, който започна да се нарича "син на Ра", тоест син на Слънцето. Слънцето е символизирано от почти всички народи като "слънчев метал", злато. "Големият диск от ярко злато" - така египтяните наричат ​​нашата дневна светлина. Египтяните познаваха много добре златото, познаваха местните му форми, където златните кристали могат да се появят под формата на октаедри.

Като "образец на форми" тук е интересен и "слънчевият камък" - диамант. Името на диаманта идва точно от арабския свят, "алмас" - най-твърдият, най-твърдият, неразрушим. Древните египтяни са познавали диаманта и неговите свойства са доста добри. Според някои автори дори са използвали бронзови тръби с диамантени резци за пробиване.

Сега Южна Африка е основният доставчик на диаманти, но Западна Африка също е богата на диаманти. Там дори наричат ​​територията на Република Мали „Диамантената земя“. Междувременно на територията на Мали живеят догоните, с които привържениците на хипотезата за палеовизита възлагат много надежди (виж по-долу). Диамантите не биха могли да бъдат причина за контактите на древните египтяни с този регион. Но по един или друг начин е възможно именно чрез копиране на октаедрите от диамантени и златни кристали древните египтяни да са обожествявали фараоните, „неразрушими“ като диамант и „блестящи“ като злато, синове на Слънцето, сравними само с най-прекрасните творения на природата.

Заключение:

Изучавайки пирамидата като геометрично тяло, запознавайки се с нейните елементи и свойства, ние се убедихме в основателността на мнението за красотата на формата на пирамидата.

В резултат на нашите изследвания стигнахме до извода, че египтяните, след като са събрали най-ценните математически знания, са ги въплътили в пирамида. Следователно пирамидата наистина е най-съвършеното творение на природата и човека.

БИБЛИОГРАФИЯ

„Геометрия: Proc. за 7 - 9 клетки. общо образование институции \ и др - 9 изд. - М .: Образование, 1999

История на математиката в училище, М: "Просвещение", 1982г

Геометрия 10-11 клас, М: "Просвещение", 2000г

Питър Томпкинс "Тайните на Великата пирамида на Хеопс", М: "Центрополиграф", 2005 г.

Интернет ресурси

http://veka-i-mig. *****/

http://tambov. *****/vjpusk/vjp025/rabot/33/index2.htm

http://www. *****/enc/54373.html

Добре знаем за големите египетски пирамиди, всеки може да си представи как изглеждат. Това представяне ще ни помогне да разберем характеристиките на такава геометрична фигура като пирамида.

Пирамидата е многостен, състоящ се от плосък многоъгълник - основата на пирамидата, точка, която не лежи в равнината на основата - върха на пирамидата и всички сегменти, свързващи върха с точките на основата. Сегментите, които свързват върха на пирамидата с върха на основата, се наричат ​​странични ръбове. На фиг. 1 показва пирамидата SABCD. Четириъгълникът ABCD е основата на пирамидата, точката S е върхът на пирамидата, отсечките SA, SB, SC и SD са ръбовете на пирамидата.

Височината на пирамидата е перпендикулярът, пуснат от върха на пирамидата към равнината на основата. На фиг. 1 SO е височината на пирамидата.

Пирамидата се нарича n-ъгълна, ако нейната основа е n-ъгълник. Фигура 1 показва четириъгълна пирамида. Триъгълна пирамида се нарича тетраедър.

Пирамидата се нарича правилна, ако нейната основа е правилен многоъгълник, а основата на височината съвпада с центъра на този многоъгълник. Страничните ръбове на правилна пирамида са равни и следователно страничните лица са равнобедрени триъгълници. В правилната пирамида височината на страничната повърхност, изтеглена от върха на пирамидата, се нарича апотема.

Пирамидата има редица свойства.

Всички диагонали на пирамида принадлежат на нейните лица.

Ако всички странични ръбове са равни, тогава:

• близо до основата на пирамидата може да се опише кръг, а върхът на пирамидата се проектира в нейния център;
• страничните ръбове образуват равни ъгли с основната равнина и, обратно, ако страничните ръбове образуват равни ъгли с основната равнина или ако може да се опише окръжност близо до основата на пирамидата и върхът на пирамидата се проектира в нейния център, тогава всички странични ръбове на пирамидата са равни.

Ако страничните повърхности са наклонени към основната равнина под един ъгъл, тогава:

• в основата на пирамидата може да се впише кръг, а върхът на пирамидата да се проектира в нейния център;
• височините на страничните лица са равни;
• площта на страничната повърхност е равна на половината от произведението на периметъра на основата и височината на страничната повърхност.

Помислете за формулите за намиране на обема, повърхността на пирамидата.

Обемът на пирамидата може да се изчисли по следната формула:

където S е площта на основата и h е височината.

За да намерите общата повърхност на пирамида, използвайте формулата:

S p \u003d S b + S o,

където S p е общата повърхност, S b е страничната повърхност, S o е основната площ.

Пресечена пирамида е полиедър, затворен между основата на пирамидата и режеща равнина, успоредна на нейната основа. Лицата на пресечената пирамида, лежащи в успоредни равнини, се наричат ​​основи на пресечената пирамида, останалите лица се наричат ​​странични лица. Основите на пресечена пирамида са подобни многоъгълници, страничните лица са трапецовидни. Пресечена пирамида, която се получава от правилна пирамида, се нарича правилна пресечена пирамида. Страничните лица на правилния пресечен трапец са равни равнобедрени трапеци, техните височини се наричат ​​апотеми.

сайт, с пълно или частично копиране на материала, връзката към източника е задължителна.

Чертежът е първата и много важна стъпка в решаването на геометрична задача. Какъв трябва да бъде чертежът на правилна пирамида?

Първо да си спомним свойства на паралелен дизайн:

- успоредни сегменти на фигурата се изобразяват като успоредни сегменти;

- съотношението на дължините на отсечки от успоредни прави и отсечки от една права се запазва.

Чертеж на правилна триъгълна пирамида

Първо нарисувайте основата. Тъй като ъглите и съотношенията на дължините на непаралелните сегменти не се запазват при паралелен дизайн, правилният триъгълник в основата на пирамидата е представен от произволен триъгълник.

Центърът на равностранен триъгълник е пресечната точка на медианите на триъгълника. Тъй като медианите в пресечната точка са разделени в съотношение 2: 1, като се брои от върха, мислено свързваме горната част на основата със средата на противоположната страна, приблизително я разделяме на три части и поставяме точка на разстояние 2 части от върха. Начертайте перпендикуляр от тази точка нагоре. Това е височината на пирамидата. Начертаваме перпендикуляра толкова дълго, че страничният ръб да не покрива изображението на височината.

Чертеж на правилна четириъгълна пирамида

Чертежът на правилна четириъгълна пирамида също започва от основата. Тъй като успоредността на сегментите е запазена, но величините на ъглите не са, квадратът в основата е изобразен като успоредник. Желателно остър ъгълнаправете този паралелограм по-малък, тогава страничните лица са по-големи. Центърът на квадрат е пресечната точка на неговите диагонали. Начертаваме диагонали, от точката на пресичане възстановяваме перпендикуляра. Този перпендикуляр е височината на пирамидата. Избираме дължината на перпендикуляра, така че страничните ръбове да не се сливат един с друг.

Чертеж на правилна шестоъгълна пирамида

Тъй като паралелната проекция запазва успоредността на сегментите, основата на правилна шестоъгълна пирамида - правилен шестоъгълник - се изобразява като шестоъгълник, в който противоположните страни са успоредни и равни. Центърът на правилния шестоъгълник е пресечната точка на неговите диагонали. За да не претрупваме чертежа, ние не рисуваме диагонали, но намираме тази точка приблизително. От него възстановяваме перпендикуляра - височината на пирамидата - така че страничните ръбове да не се сливат един с друг.

Определение. Странично лице- това е триъгълник, в който единият ъгъл лежи на върха на пирамидата, а противоположната му страна съвпада със страната на основата (многоъгълник).

Определение. Странични ребраса общите страни на страничните лица. Една пирамида има толкова ръбове, колкото има ъгли в многоъгълник.

Определение. височина на пирамидатае перпендикуляр, спуснат от върха към основата на пирамидата.

Определение. апотема- това е перпендикулярът на страничната повърхност на пирамидата, спуснат от върха на пирамидата до страната на основата.

Определение. Диагонално сечение- това е сечение на пирамидата с равнина, минаваща през върха на пирамидата и диагонала на основата.

Определение. Правилна пирамида- Това е пирамида, в която основата е правилен многоъгълник, а височината се спуска към центъра на основата.

Обем и повърхност на пирамидата

Формула. обем на пирамидатапрез основна площ и височина:

пирамидални свойства

Ако всички странични ръбове са равни, тогава около основата на пирамидата може да бъде описан кръг, а центърът на основата съвпада с центъра на кръга. Освен това перпендикулярът, пуснат от върха, минава през центъра на основата (окръжност).

Ако всички странични ребра са равни, тогава те са наклонени към основната равнина под същите ъгли.

Страничните ребра са равни, когато образуват равни ъгли с основната равнина или ако около основата на пирамидата може да се опише кръг.

Ако страничните стени са наклонени към равнината на основата под един ъгъл, тогава в основата на пирамидата може да се впише кръг, а върхът на пирамидата се проектира в нейния център.

Ако страничните лица са наклонени към основната равнина под един ъгъл, тогава апотемите на страничните лица са равни.

Свойства на правилна пирамида

1. Върхът на пирамидата е на еднакво разстояние от всички ъгли на основата.

2. Всички странични ръбове са равни.

3. Всички странични ребра са наклонени под еднакви ъгли спрямо основата.

4. Апотемите на всички странични лица са равни.

5. Площите на всички странични лица са равни.

6. Всички лица имат еднакви двустенни (плоски) ъгли.

7. Около пирамидата може да се опише сфера. Центърът на описаната сфера ще бъде пресечната точка на перпендикулярите, които минават през средата на ръбовете.

8. В пирамида може да се впише сфера. Центърът на вписаната сфера ще бъде пресечната точка на ъглополовящите, излизащи от ъгъла между ръба и основата.

9. Ако центърът на вписаната сфера съвпада с центъра на описаната сфера, тогава сумата от плоските ъгли при върха е равна на π или обратно, един ъгъл е равен на π / n, където n е броят на ъглите в основата на пирамидата.

Връзката на пирамидата със сферата

Сфера може да бъде описана около пирамидата, когато в основата на пирамидата лежи многостен, около който може да се опише окръжност (необходимо и достатъчно условие). Центърът на сферата ще бъде точката на пресичане на равнини, минаващи перпендикулярно през средните точки на страничните ръбове на пирамидата.

Около всяка триъгълна или правилна пирамида винаги може да се опише сфера.

Сфера може да бъде вписана в пирамида, ако симетралните равнини на вътрешните двустенни ъгли на пирамидата се пресичат в една точка (необходимо и достатъчно условие). Тази точка ще бъде центърът на сферата.

Връзката на пирамидата с конуса

Конус се нарича вписан в пирамида, ако върховете им съвпадат и основата на конуса е вписана в основата на пирамидата.

В пирамида може да се впише конус, ако апотемите на пирамидата са равни.

Конусът се нарича описан около пирамида, ако върховете им съвпадат и основата на конуса е описана около основата на пирамидата.

Може да се опише конус около пирамида, ако всички странични ръбове на пирамидата са равни помежду си.

Връзка на пирамида с цилиндър

Пирамидата се нарича вписана в цилиндър, ако върхът на пирамидата лежи върху една основа на цилиндъра, а основата на пирамидата е вписана в друга основа на цилиндъра.

Цилиндър може да бъде описан около пирамида, ако около основата на пирамидата може да бъде описана окръжност.

Тетраедърът има четири лица и четири върха и шест ръба, където всеки два ръба нямат общи върхове, но не се докосват.

Всеки връх се състои от три лица и ръбове, които се образуват тристенен ъгъл.

Сегментът, свързващ върха на тетраедъра с центъра на срещуположното лице, се нарича медиана на тетраедъра(GM).

Бимедиансе нарича сегмент, свързващ средите на противоположни ръбове, които не се допират (KL).

Всички бимедиани и медиани на тетраедър се пресичат в една точка (S). В този случай бимедианите се разделят наполовина, а медианите в съотношение 3:1, като се започне от върха.

Определение. Остроъгълна пирамидае пирамида, в която апотемата е повече от половината от дължината на страната на основата.

Определение. тъпа пирамидае пирамида, в която апотемата е по-малка от половината от дължината на страната на основата.

Определение. правилен тетраедърТетраедър, чиито четири лица са равностранни триъгълници. Той е един от петте правилни многоъгълника. В правилен тетраедър всички двустенни ъгли (между лицата) и тристенни ъгли (при връх) са равни.

Определение. Правоъгълен тетраедъртетраедър се нарича, който има прав ъгъл между три ръба на върха (ръбовете са перпендикулярни). Оформят се три лица правоъгълен тристенен ъгъли лицата са правоъгълни триъгълници, а основата е произволен триъгълник. Апотемата на всяко лице е равна на половината от страната на основата, върху която пада апотемата.

Определение. Изоедърен тетраедърТетраедър се нарича, в който страничните лица са равни една на друга, а основата е правилен триъгълник. Такъв тетраедър има лица равнобедрени триъгълници.

Определение. Ортоцентричен тетраедъртетраедър се нарича, в който всички височини (перпендикуляри), които са спуснати от върха към противоположното лице, се пресичат в една точка.

Определение. звездна пирамидаПолиедър, чиято основа е звезда, се нарича.