Toate formulele pentru o piramidă triunghiulară obișnuită. Piramida și elementele sale

Ipoteză: credem că perfecţiunea formei piramidei se datorează legilor matematice inerente formei acesteia.

Ţintă: După ce ați studiat piramida ca corp geometric, explicați perfecțiunea formei sale.

Sarcini:

1. Dați o definiție matematică a unei piramide.

2. Studiați piramida ca corp geometric.

3. Înțelegeți ce cunoștințe matematice au încorporat egiptenii în piramidele lor.

Întrebări private:

1. Ce este o piramidă ca corp geometric?

2. Cum poate fi explicată din punct de vedere matematic forma unică a piramidei?

3. Ce explică minunile geometrice ale piramidei?

4. Ce explică perfecțiunea formei piramidei?

Definiția piramidei.

PIRAMIDĂ (din greacă pyramis, gen. pyramidos) - un poliedru a cărui bază este un poligon, iar fețele rămase sunt triunghiuri având un vârf comun (desen). Pe baza numărului de colțuri ale bazei, piramidele sunt clasificate ca triunghiulare, patrulatere etc.

PIRAMIDĂ - o structură monumentală care are forma geometrică a unei piramide (uneori și în trepte sau în formă de turn). Piramidele sunt numele dat mormintelor gigantice ale vechilor faraoni egipteni din mileniul III-II î.Hr. e., precum și vechile socluri ale templului american (în Mexic, Guatemala, Honduras, Peru), asociate cu cultele cosmologice.

Este posibil ca cuvântul grecesc „piramidă” să provină din expresia egipteană per-em-us, adică dintr-un termen care înseamnă înălțimea piramidei. Remarcabilul egiptolog rus V. Struve credea că grecescul „puram...j” provine din egipteanul antic „p”-mr”.

Din istorie. După ce am studiat materialul din manualul „Geometrie” de către autorii lui Atanasyan. Butuzov și alții, am aflat că: Un poliedru compus dintr-un n-gon A1A2A3 ... Un și n triunghiuri PA1A2, PA2A3, ..., PAnA1 se numește piramidă. Poligonul A1A2A3 ... An este baza piramidei, iar triunghiurile PA1A2, PA2A3, ..., PAnA1 sunt fetele laterale piramide, P – vârful piramidei, segmente PA1, PA2,…, PAn – marginile laterale.

Cu toate acestea, această definiție a unei piramide nu a existat întotdeauna. De exemplu, matematicianul grec antic, autorul unor tratate teoretice de matematică care au ajuns până la noi, Euclid, definește o piramidă ca fiind o figură solidă limitată de planuri care converg de la un plan la un punct.

Dar această definiție a fost criticată deja în vremuri străvechi. Deci Heron a propus următoarea definiție a unei piramide: „Este o figură delimitată de triunghiuri care converg într-un punct și a cărei bază este un poligon.”

Grupul nostru, comparând aceste definiții, a ajuns la concluzia că nu au o formulare clară a conceptului de „fundație”.

Am examinat aceste definiții și am găsit definiția lui Adrien Marie Legendre, care în 1794 în lucrarea sa „Elemente de geometrie” definește o piramidă astfel: „O piramidă este o figură solidă formată din triunghiuri care converg într-un punct și se termină pe diferite laturi ale o bază plată.”

Ni se pare că ultima definiție oferă o idee clară despre piramidă, deoarece vorbește despre faptul că baza este plată. O altă definiție a piramidei a apărut într-un manual din secolul al XIX-lea: „o piramidă este un unghi solid intersectat de un plan”.

Piramida ca corp geometric.

Acea. O piramidă este un poliedru, una dintre fețele căruia (baza) este un poligon, celelalte fețe (laturile) sunt triunghiuri care au un vârf comun (vârful piramidei).

Se numește perpendiculara trasată din vârful piramidei pe planul bazei înălţimeh piramide.

Pe lângă piramida arbitrară, există piramida corecta la baza căruia se află un poligon regulat şi trunchi de piramidă.

În figură există o piramidă PABCD, ABCD este baza sa, PO este înălțimea sa.

Zonă suprafata intreaga piramida este suma ariilor tuturor fețelor sale.

Sfull = Sside + Smain, Unde Latură– suma suprafețelor fețelor laterale.

Volumul piramidei se gaseste prin formula:

V=1/3Sbas. h, unde Sbas. - suprafata de baza, h- înălțime.

Axa unei piramide regulate este linia dreaptă care conține înălțimea acesteia.
Apotema ST este înălțimea feței laterale a unei piramide obișnuite.

Aria feței laterale a unei piramide regulate este exprimată astfel: Sside. =1/2P h, unde P este perimetrul bazei, h- inaltimea fetei laterale (apotema unei piramide regulate). Dacă piramida este intersectată de planul A’B’C’D’, paralel cu baza, atunci:

1) nervurile laterale și înălțimea sunt împărțite de acest plan în părți proporționale;

2) în secțiune transversală se obține un poligon A’B’C’D’, asemănător bazei;

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

Bazele unei piramide trunchiate– poligoane similare ABCD și A`B`C`D`, fețele laterale sunt trapeze.

Înălţime trunchi de piramidă - distanța dintre baze.

Volum trunchiat piramida se gaseste dupa formula:

V=1/3 h(S + https://pandia.ru/text/78/390/images/image019_2.png" align="left" width="91" height="96"> Suprafața laterală a unei piramide trunchiate obișnuite se exprimă după cum urmează: Sside. = ½(P+P') h, unde P și P’ sunt perimetrele bazelor, h- înălțimea feței laterale (apotema unui piram trunchiat obișnuit

Secțiuni ale unei piramide.

Secțiunile unei piramide prin planuri care trec prin vârful ei sunt triunghiuri.

O secțiune care trece prin două margini laterale neadiacente ale unei piramide se numește secțiune diagonală.

Dacă secțiunea trece printr-un punct de pe marginea laterală și pe partea bazei, atunci urma sa până în planul bazei piramidei va fi această parte.

O secțiune care trece printr-un punct situat pe fața piramidei și o urmă de secțiune dată pe planul de bază, apoi construcția trebuie efectuată după cum urmează:

· găsiți punctul de intersecție al planului unei fețe date și urma secțiunii piramidei și desemnați-o;

construiți o linie dreaptă care trece prin punct datși punctul de intersecție rezultat;

· repetați acești pași pentru fețele următoare.

, care corespunde raportului catetelor unui triunghi dreptunghic 4:3. Acest raport al picioarelor corespunde binecunoscutului triunghi dreptunghic cu laturile 3:4:5, care se numește triunghiul „perfect”, „sacru” sau „egiptean”. Potrivit istoricilor, triunghiului „egiptean” i s-a dat un sens magic. Plutarh a scris că egiptenii comparau natura universului cu un triunghi „sacru”; au asemănat simbolic piciorul vertical cu soțul, baza cu soția și ipotenuza cu ceea ce se naște din ambele.

Pentru un triunghi 3:4:5, egalitatea este adevărată: 32 + 42 = 52, care exprimă teorema lui Pitagora. Nu a fost această teoremă pe care preoții egipteni au vrut să o perpetueze ridicând o piramidă bazată pe triunghiul 3:4:5? Este greu de găsit un exemplu mai reușit pentru a ilustra teorema lui Pitagora, care era cunoscută egiptenilor cu mult înainte de descoperirea ei de către Pitagora.

Astfel, genialii creatori ai piramidelor egiptene au căutat să uimească descendenții îndepărtați cu profunzimea cunoștințelor lor și au reușit acest lucru alegând triunghiul dreptunghic „de aur” ca „idee geometrică principală” pentru piramida lui Keops și „sacru” sau „egiptean” pentru piramida Khafre.triunghi.

Foarte des în cercetările lor, oamenii de știință folosesc proprietățile piramidelor cu proporții ale raportului de aur.

În matematică dicţionar enciclopedic Este dată următoarea definiție a Secțiunii de Aur - aceasta este o diviziune armonică, diviziune în raport extrem și mediu - împărțind segmentul AB în două părți, astfel încât partea sa mai mare AC să fie media proporțională între întregul segment AB și parte mai mică NE.

Determinarea algebrică a secțiunii de aur a unui segment AB = a reduce la rezolvarea ecuației a: x = x: (a – x), din care x este aproximativ egal cu 0,62a. Raportul x poate fi exprimat ca fracții 2/3, 3/5, 5/8, 8/13, 13/21...= 0,618, unde 2, 3, 5, 8, 13, 21 sunt numere Fibonacci.

Construcția geometrică a Secțiunii de Aur a segmentului AB se realizează după cum urmează: în punctul B, se restabilește o perpendiculară pe AB, pe ea este așezat segmentul BE = 1/2 AB, A și E sunt conectate, DE = BE este concediat și, în final, AC = AD, apoi egalitatea AB este satisfăcută: CB = 2:3.

ratia de aur adesea folosit în opere de artă, arhitectură și găsit în natură. Exemple vii sunt sculptura lui Apollo Belvedere și Partenonul. În timpul construcției Partenonului s-a folosit raportul dintre înălțimea clădirii și lungimea acesteia și acest raport este de 0,618. Obiectele din jurul nostru oferă, de asemenea, exemple ale raportului de aur, de exemplu, legăturile multor cărți au un raport lățime-lungime apropiat de 0,618. Având în vedere dispunerea frunzelor pe tulpina comună a plantelor, puteți observa că între fiecare două perechi de frunze a treia este situată la Raportul de Aur (diapozitive). Fiecare dintre noi „poartă” Raportul de Aur cu noi „în mâinile noastre” - acesta este raportul dintre falangele degetelor.

Datorită descoperirii mai multor papirusuri matematice, egiptologii au aflat câte ceva despre sistemele egiptene antice de calcul și măsurare. Sarcinile cuprinse în ele erau rezolvate de către cărturari. Unul dintre cele mai faimoase este Papirusul matematic Rhind. Studiind aceste probleme, egiptologii au învățat cum s-au ocupat egiptenii antici cu diferitele cantități care apăreau la calcularea măsurilor de greutate, lungime și volum, care implicau adesea fracții, precum și modul în care gestionau unghiurile.

Vechii egipteni foloseau o metodă de calcul a unghiurilor bazată pe raportul dintre înălțimea și baza unui triunghi dreptunghic. Ei exprimau orice unghi în limbajul unui gradient. Gradientul pantei a fost exprimat ca un raport de număr întreg numit „seced”. În Mathematics in the Age of the Pharaohs, Richard Pillins explică: „Seked-ul unei piramide regulate este înclinarea oricăreia dintre cele patru fețe triunghiulare față de planul bazei, măsurată prin al n-lea număr de unități orizontale per unitate verticală de ridicare. . Astfel, această unitate de măsură este echivalentă cu cotangentei noastre moderne a unghiului de înclinare. Prin urmare, cuvântul egiptean „seced” este legat de al nostru cuvânt modern"gradient"".

Cheia numerică a piramidelor constă în raportul dintre înălțimea lor și bază. În termeni practici, acesta este cel mai simplu mod de a realiza șabloanele necesare pentru a verifica constant unghiul corect de înclinare pe tot parcursul construcției piramidei.

Egiptologii ar fi bucuroși să ne convingă că fiecare faraon dorește să-și exprime individualitatea, de unde și diferențele de unghiuri de înclinare pentru fiecare piramidă. Dar ar putea exista un alt motiv. Poate că toți au vrut să întruchipeze diferite asociații simbolice, ascunse în proporții diferite. Cu toate acestea, unghiul piramidei lui Khafre (bazat pe triunghi (3:4:5) apare în cele trei probleme prezentate de piramide din Papirusul matematic Rhind). Deci această atitudine era bine cunoscută vechilor egipteni.

Pentru a fi corect față de egiptologii care susțin că egiptenii antici nu cunoșteau triunghiul 3:4:5, lungimea ipotenuzei 5 nu a fost niciodată menționată. Dar probleme de matematicăîntrebările referitoare la piramide sunt întotdeauna decise pe baza celui de-al doilea unghi - raportul dintre înălțime și bază. Deoarece lungimea ipotenuzei nu a fost niciodată menționată, s-a ajuns la concluzia că egiptenii nu au calculat niciodată lungimea celei de-a treia laturi.

Raporturile înălțime-bază folosite în piramidele din Giza erau, fără îndoială, cunoscute egiptenilor antici. Este posibil ca aceste relații pentru fiecare piramidă să fi fost alese în mod arbitrar. Cu toate acestea, acest lucru contrazice importanța acordată simbolismului numerelor în toate tipurile de artă plastică egipteană. Este foarte probabil ca astfel de relații să fie semnificative, deoarece exprimau idei religioase specifice. Cu alte cuvinte, întregul complex Giza a fost subordonat unui design coerent menit să reflecte o anumită temă divină. Acest lucru ar explica de ce designerii au ales unghiuri diferite pentru cele trei piramide.

În Misterul lui Orion, Bauval și Gilbert au prezentat dovezi convingătoare care leagă piramidele din Giza de constelația Orion, în special de stelele centurii lui Orion.Aceeași constelație este prezentă în mitul lui Isis și Osiris și există motive pentru a vedea fiecare piramidă ca pe o reprezentarea uneia dintre cele trei zeități principale - Osiris, Isis și Horus.

MIRACURI „GEOMETRICE”.

Printre grandioasele piramide ale Egiptului ocupă un loc aparte Marea Piramidă a faraonului Keops (Khufu). Înainte de a începe să analizăm forma și dimensiunea piramidei Keops, ar trebui să ne amintim ce sistem de măsuri au folosit egiptenii. Egiptenii aveau trei unități de lungime: un „cot” (466 mm), care era egal cu șapte „palme” (66,5 mm), care, la rândul lor, era egal cu patru „degete” (16,6 mm).

Să analizăm dimensiunile piramidei Keops (fig. 2), urmând argumentele date în minunata carte a savantului ucrainean Nikolai Vasyutinsky „Proporția de aur” (1990).

Majoritatea cercetătorilor sunt de acord că lungimea laturii bazei piramidei, de exemplu, GF egal cu L= 233,16 m. Această valoare corespunde aproape exact la 500 de „coate”. Respectarea deplină a 500 de „coturi” va avea loc dacă lungimea „cotului” este considerată egală cu 0,4663 m.

Înălțimea piramidei ( H) este estimat de cercetători în mod variat de la 146,6 la 148,2 m. Și în funcție de înălțimea acceptată a piramidei, toate relațiile dintre elementele sale geometrice se schimbă. Care este motivul diferențelor de estimări ale înălțimii piramidei? Cert este că, strict vorbind, piramida lui Keops este trunchiată. Platforma sa superioară măsoară astăzi aproximativ 10 ´ 10 m, dar acum un secol avea 6 ´ 6 m. Evident, vârful piramidei a fost demontat și nu corespunde cu cel inițial.

Când se evaluează înălțimea piramidei, este necesar să se țină cont de acest lucru factor fizic, ca „schiță” a structurii. In spate perioadă lungă de timp sub influența presiunii colosale (atingând 500 de tone la 1 m2 de suprafață inferioară), înălțimea piramidei a scăzut față de înălțimea inițială.

Care a fost înălțimea inițială a piramidei? Această înălțime poate fi recreată prin găsirea „ideei geometrice” de bază a piramidei.

Figura 2.

În 1837, colonelul englez G. Wise a măsurat unghiul de înclinare al fețelor piramidei: s-a dovedit a fi egal A= 51°51". Această valoare este încă recunoscută de majoritatea cercetătorilor de astăzi. Valoarea unghiului specificată corespunde tangentei (tg A), egal cu 1,27306. Această valoare corespunde raportului dintre înălțimea piramidei AC la jumătatea bazei sale C.B.(Fig.2), adică A.C. / C.B. = H / (L / 2) = 2H / L.

Și aici, cercetătorii au avut o mare surpriză!.png" width="25" height="24">= 1.272. Comparând această valoare cu valoarea tg A= 1,27306, vedem că aceste valori sunt foarte apropiate una de cealaltă. Dacă luăm unghiul A= 51°50”, adică reduceți-l cu doar un minut de arc, apoi valoarea A va deveni egal cu 1,272, adică va coincide cu valoarea. De remarcat că în 1840 G. Wise și-a repetat măsurătorile și a clarificat că valoarea unghiului A=51°50".

Aceste măsurători i-au condus pe cercetători la următoarea ipoteză foarte interesantă: triunghiul ACB al piramidei lui Keops s-a bazat pe relația AC / C.B. = = 1,272!

Luați în considerare acum triunghiul dreptunghic ABC, în care raportul picioarelor A.C. / C.B.= (Fig. 2). Dacă acum lungimile laturilor dreptunghiului ABC desemnat prin X, y, z, și, de asemenea, să ia în considerare faptul că raportul y/X= , apoi în conformitate cu teorema lui Pitagora, lungimea z poate fi calculat folosind formula:

Dacă acceptăm X = 1, y= https://pandia.ru/text/78/390/images/image027_1.png" width="143" height="27">

Figura 3. Triunghi dreptunghic „de aur”.

Un triunghi dreptunghic în care laturile sunt legate ca t:de aur" triunghi dreptunghic.

Apoi, dacă luăm ca bază ipoteza că „ideea geometrică” principală a piramidei lui Cheops este un triunghi dreptunghic „de aur”, atunci de aici putem calcula cu ușurință înălțimea „proiectului” a piramidei lui Cheops. Este egal cu:

H = (L/2) ´ = 148,28 m.

Să derivăm acum câteva alte relații pentru piramida lui Keops, care decurg din ipoteza „de aur”. În special, vom găsi raportul dintre zona exterioară a piramidei și zona bazei sale. Pentru a face acest lucru, luăm lungimea piciorului C.B. pe unitate, adică: C.B.= 1. Dar apoi lungimea laturii bazei piramidei GF= 2 și aria bazei EFGH va fi egal SEFGH = 4.

Să calculăm acum aria feței laterale a piramidei Keops SD. Pentru că înălțimea AB triunghi AEF egal cu t, atunci aria feței laterale va fi egală cu SD = t. Apoi, aria totală a tuturor celor patru fețe laterale ale piramidei va fi egală cu 4 t, iar raportul dintre suprafața totală exterioară a piramidei și zona bazei va fi egal cu raportul de aur! Asta e - principalul mister geometric al piramidei lui Keops!

Grupul de „miracole geometrice” din piramida lui Cheops include proprietăți reale și exagerate ale relațiilor dintre diferitele dimensiuni din piramidă.

De regulă, ele sunt obținute în căutarea anumitor „constante”, în special, numărul „pi” (numărul lui Ludolfo), egal cu 3,14159...; temeiuri logaritmi naturali„e” (numărul lui Neper), egal cu 2,71828...; numărul „F”, numărul „secțiunii de aur”, egal cu, de exemplu, 0,618... etc.

Puteti numi, de exemplu: 1) Proprietatea lui Herodot: (Inaltime)2 = 0,5 art. de bază x Apothem; 2) Proprietatea lui V. Pret: Inaltime: 0,5 art. baza = rădăcina pătrată a lui „F”; 3) Proprietatea lui M. Eist: Perimetrul bazei: 2 Inaltime = "Pi"; într-o interpretare diferită - 2 linguri. de bază : Înălțime = „Pi”; 4) Proprietatea lui G. Muchia: Raza cercului înscris: 0,5 art. de bază = "F"; 5) Proprietatea lui K. Kleppisch: (Art. principal.)2: 2(Art. principal. x Apothem) = (Art. principal. W. Apothema) = 2(Art. principal. x Apothem) : ((2 art. principal. .baza X Apotema) + (art. baza)2). etc. Puteți veni cu multe astfel de proprietăți, mai ales dacă conectați două piramide adiacente. De exemplu, ca „Proprietățile lui A. Arefyev” se poate menționa că diferența dintre volumele piramidei lui Keops și piramidei lui Khafre este egală cu dublul volumului piramidei lui Mikerin...

Mulți prevederi interesanteÎn special, construcția piramidelor conform „raportului de aur” este descrisă în cărțile lui D. Hambidge „Simetria dinamică în arhitectură” și M. Gick „Estetica proporției în natură și artă”. Să ne amintim că „raportul de aur” este împărțirea unui segment într-un astfel de raport încât partea A este de atâtea ori mai mare decât partea B, de câte ori A este mai mic decât întregul segment A + B. Raportul A/B este egal cu numărul „F” == 1.618. .. Utilizarea „raportului de aur” este indicată nu numai în piramidele individuale, ci și în întregul complex de piramide de la Giza.

Cel mai curios lucru, însă, este că una și aceeași piramidă a lui Cheops pur și simplu „nu poate” conține atât de multe proprietăți minunate. Luând o anumită proprietate una câte una, aceasta poate fi „montată”, dar toate nu se potrivesc deodată - nu coincid, se contrazic. Prin urmare, dacă, de exemplu, la verificarea tuturor proprietăților, luăm inițial aceeași parte a bazei piramidei (233 m), atunci înălțimile piramidelor cu proprietăți diferite vor fi și ele diferite. Cu alte cuvinte, există o anumită „familie” de piramide care sunt similare în exterior cu Keops, dar corespund proprietăți diferite. Rețineți că nu există nimic deosebit de miraculos în proprietățile „geometrice” - multe apar pur automat, din proprietățile figurii în sine. Un „miracol” ar trebui considerat doar ceva ce era în mod clar imposibil pentru egiptenii antici. Aceasta, în special, include miracole „cosmice”, în care măsurătorile piramidei Cheops sau ale complexului piramidal de la Giza sunt comparate cu unele măsurători astronomice și sunt indicate numere „pare”: de un milion de ori mai puțin, de un miliard de ori mai puțin și curând. Să luăm în considerare câteva relații „cosmice”.

Una dintre afirmații este: „dacă împărțiți latura bazei piramidei la lungimea exactă a anului, obțineți exact 10 milioane de parte din axa pământului”. Calculați: împărțiți 233 la 365, obținem 0,638. Raza Pământului este de 6378 km.

O altă afirmație este de fapt opusă celei anterioare. F. Noetling a subliniat că dacă folosim „cotul egiptean” inventat de el însuși, atunci partea piramidei va corespunde „cea mai precisă durată a anului solar, exprimată la cea mai apropiată miliardime dintr-o zi” - 365.540. 903.777.

Afirmația lui P. Smith: „Înălțimea piramidei este exact o miliardime din distanța de la Pământ la Soare”. Deși înălțimea luată de obicei este de 146,6 m, Smith a considerat-o ca 148,2 m. Conform măsurătorilor radar moderne, semi-axa majoră a orbitei pământului este de 149.597.870 + 1,6 km. Aceasta este distanța medie de la Pământ la Soare, dar la periheliu este cu 5.000.000 de kilometri mai mică decât la afeliu.

O ultima afirmatie interesanta:

„Cum putem explica că masele piramidelor lui Keops, Khafre și Mykerinus se relaționează între ele, ca și masele planetelor Pământ, Venus și Marte?” Să calculăm. Masele celor trei piramide sunt: ​​Khafre - 0,835; Keops - 1.000; Mikerin - 0,0915. Raporturile maselor celor trei planete: Venus - 0,815; Pământ - 1.000; Marte - 0,108.

Deci, în ciuda scepticismului, remarcăm armonia binecunoscută a construcției afirmațiilor: 1) înălțimea piramidei, ca o linie „care merge în spațiu”, corespunde distanței de la Pământ la Soare; 2) partea bazei piramidei, cea mai apropiată „de substrat”, adică de Pământ, este responsabilă pentru raza pământului și circulația pământului; 3) volumele piramidei (citește - mase) corespund raportului dintre masele planetelor cele mai apropiate de Pământ. Un „cifr” similar poate fi urmărit, de exemplu, în limbajul albinelor analizat de Karl von Frisch. Cu toate acestea, ne vom abține de la a comenta această problemă pentru moment.

FORMA DE PIRAMIDĂ

Celebra formă tetraedrică a piramidelor nu a apărut imediat. Sciții au făcut înmormântări sub formă de dealuri de pământ - movile. Egiptenii au construit „dealuri” din piatră – piramide. Aceasta s-a întâmplat pentru prima dată după unificarea Egiptului de Sus și de Jos, în secolul al 28-lea î.Hr., când întemeietorul celei de-a treia dinastii, faraonul Djoser (Zoser), s-a confruntat cu sarcina de a întări unitatea țării.

Și aici, conform istoricilor, rol important„Noul concept de îndumnezeire” al regelui a jucat un rol în întărirea puterii centrale. Deși înmormântările regale se distingeau printr-o splendoare mai mare, ele, în principiu, nu diferă de mormintele nobililor de curte; erau aceleași structuri - mastabas. Deasupra camerei cu sarcofagul care conținea mumia a fost turnat un deal dreptunghiular de pietre mici, unde a fost apoi așezată o mică clădire din blocuri mari de piatră - o „mastaba” (în arabă - „bancă”). Faraonul Djoser a ridicat prima piramidă pe locul mastabei predecesorului său, Sanakht. A fost treptă și a fost o etapă vizibilă de tranziție de la o formă arhitecturală la alta, de la o mastaba la o piramidă.

În acest fel, înțeleptul și arhitectul Imhotep, care mai târziu a fost considerat un vrăjitor și identificat de greci cu zeul Asclepius, l-a „crescut” pe faraon. Parcă s-au ridicat șase mastaba la rând. Mai mult, prima piramidă a ocupat o suprafață de 1125 x 115 metri, cu o înălțime estimată de 66 de metri (conform standardelor egiptene - 1000 de „palmii”). La început, arhitectul a plănuit să construiască o mastaba, dar nu alungită, ci în plan pătrat. Ulterior a fost extins, dar din moment ce prelungirea a fost făcută mai jos, părea că sunt două trepte.

Această situație nu l-a mulțumit pe arhitect, iar pe platforma superioară a uriașei mastabe plate, Imhotep a mai așezat trei, scăzând treptat spre vârf. Mormântul era situat sub piramidă.

Mai multe piramide trepte sunt cunoscute, dar mai târziu constructorii au trecut la construirea de piramide tetraedrice care ne sunt mai familiare. De ce, totuși, nu triunghiular sau, să zicem, octogonal? Un răspuns indirect este dat de faptul că aproape toate piramidele sunt orientate perfect de-a lungul celor patru direcții cardinale și, prin urmare, au patru laturi. În plus, piramida era o „casă”, carcasa unei camere funerare pătraunghiulare.

Dar ce a determinat unghiul de înclinare al fețelor? În cartea „Principiul proporțiilor” un întreg capitol este dedicat acestui lucru: „Ce ar fi putut determina unghiurile de înclinare ale piramidelor”. În special, se indică faptul că „imaginea spre care gravitează marile piramide ale Vechiului Regat este un triunghi cu unghi drept la vârf.

În spațiu este un semi-octaedru: o piramidă în care marginile și laturile bazei sunt egale, marginile sunt triunghiuri echilaterale.” Anumite considerații sunt date pe acest subiect în cărțile lui Hambidge, Gick și alții.

Care este avantajul unghiului semi-octaedru? Conform descrierilor făcute de arheologi și istorici, unele piramide s-au prăbușit sub propria greutate. Ceea ce era necesar era un „unghi de durabilitate”, un unghi care era cel mai sigur din punct de vedere energetic. Pur empiric, acest unghi poate fi luat din unghiul vârfului într-o grămadă de nisip uscat care se prăbușește. Dar pentru a obține date exacte, trebuie să utilizați un model. Luând patru bile bine fixate, trebuie să plasați o a cincea pe ele și să măsurați unghiurile de înclinare. Cu toate acestea, puteți face o greșeală aici, așa că un calcul teoretic vă ajută: ar trebui să conectați centrele bilelor cu linii (mental). Baza va fi un pătrat cu o latură egală cu dublul razei. Pătratul va fi doar baza piramidei, a cărei lungime a marginilor va fi, de asemenea, egală cu dublul razei.

Astfel, un pachet strâns de bile precum 1:4 ne va oferi un semi-octaedru obișnuit.

Cu toate acestea, de ce multe piramide, care gravitează spre o formă similară, nu o păstrează totuși? Piramidele probabil îmbătrânesc. Contrar celebrului zical:

„Totul în lume se teme de timp, iar timpul se teme de piramide”, clădirile piramidelor trebuie să îmbătrânească, nu numai procesele de intemperii externe pot și ar trebui să apară în ele, ci și procesele de „contracție” internă, care pot determină ca piramidele să devină mai joase. Contracția este posibilă și pentru că, așa cum a relevat lucrările lui D. Davidovits, egiptenii antici au folosit tehnologia de a face blocuri din așchii de var, cu alte cuvinte, din „beton”. Tocmai procese similare ar putea explica motivul distrugerii Piramidei Medum, situată la 50 km sud de Cairo. Are 4600 de ani, dimensiunile bazei sunt 146 x 146 m, inaltimea este de 118 m. „De ce este atât de desfigurat?” se întreabă V. Zamarovsky. „Referirile obișnuite la efectele distructive ale timpului și „folosirea pietrei pentru alte clădiri” nu sunt potrivite aici.

La urma urmei, majoritatea blocurilor și plăcilor sale de parament au rămas pe loc până în ziua de azi, în ruine la poalele sale." După cum vom vedea, o serie de prevederi ne fac chiar să credem că celebra piramidă a lui Keops, de asemenea, a "zărit". în orice caz, în toate imaginile antice, piramidele sunt ascuțite...

Forma piramidelor ar fi putut fi generată și prin imitație: niște mostre naturale, „perfecțiune miraculoasă”, să zicem, niște cristale sub formă de octaedru.

Cristale similare ar putea fi cristale de diamant și aur. Caracteristică un numar mare de semne „suprapuse” pentru concepte precum Faraon, Soare, Aur, Diamant. Peste tot - nobil, genial (strălucitor), grozav, impecabil și așa mai departe. Asemănările nu sunt întâmplătoare.

Cultul solar, după cum se știe, a format o parte importantă a religiei Egiptul antic. „Oricum am traduce numele celei mai mari piramide”, notează unul dintre manualele moderne, „Cerul lui Khufu” sau „Cerul lui Khufu”, însemna că regele este soarele.” Dacă Khufu, în strălucirea puterii sale, și-a imaginat că este al doilea soare, atunci fiul său Djedef-Ra a devenit primul dintre regii egipteni care s-a numit „fiul lui Ra”, adică fiul Soarelui. Soarele a fost simbolizat printre aproape toate popoarele prin „metalul solar”, aurul. „Un disc mare de aur strălucitor” - așa numeau egiptenii lumina zilei noastre. Egiptenii cunoșteau perfect aurul, cunoșteau formele sale native, unde cristalele de aur pot apărea sub formă de octaedre.

„Piatra soarelui”—diamantul—este, de asemenea, interesantă aici ca „probă de forme”. Numele diamantului provine tocmai din lumea arabă, „almas” - cel mai dur, cel mai dur, indestructibil. Vechii egipteni cunoșteau destul de bine diamantul și proprietățile sale. Potrivit unor autori, au folosit chiar tuburi de bronz cu freze de diamant pentru găurire.

În prezent, principalul furnizor de diamante este Africa de Sud, dar și Africa de Vest este bogată în diamante. Teritoriul Republicii Mali este chiar numit „Țara diamantelor”. Între timp, pe teritoriul Mali locuiesc dogonii, alături de care susținătorii ipotezei paleo-vizitei pun multe speranțe (vezi mai jos). Diamantele nu ar fi putut fi motivul contactelor vechilor egipteni cu această regiune. Cu toate acestea, într-un fel sau altul, este posibil ca tocmai prin copierea octaedrelor de diamant și cristale de aur, egiptenii antici să-i îndumnezeeze pe faraoni, „indestructibili” ca diamantul și „străluciți” ca aurul, fiii Soarelui, comparabili doar la cele mai minunate creații ale naturii.

Concluzie:

După ce am studiat piramida ca corp geometric, făcând cunoștință cu elementele și proprietățile sale, ne-am convins de validitatea opiniei despre frumusețea formei piramidei.

În urma cercetărilor noastre, am ajuns la concluzia că egiptenii, după ce au adunat cele mai valoroase cunoștințe matematice, le-au întruchipat într-o piramidă. Prin urmare, piramida este cu adevărat cea mai perfectă creație a naturii și a omului.

BIBLIOGRAFIE

„Geometrie: manual. pentru clasele 7 – 9. educatie generala instituţii\ etc. - ed. a IX-a - M.: Educaţie, 1999

Istoria matematicii în școală, M: „Prosveshchenie”, 1982.

Geometrie clasele 10-11, M: „Iluminism”, 2000

Peter Tompkins „Secretele Marii Piramide a lui Keops”, M: „Tsentropoligraf”, 2005.

Resurse de internet

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

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

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

Definiție. Marginea laterală- acesta este un triunghi în care un unghi se află în vârful piramidei, iar latura opusă coincide cu latura bazei (poligon).

Definiție. Coaste laterale- acestea sunt laturile comune ale fețelor laterale. O piramidă are tot atâtea muchii cât unghiurile unui poligon.

Definiție. Înălțimea piramidei- aceasta este o perpendiculară coborâtă de la vârf la baza piramidei.

Definiție. Apotema- aceasta este o perpendiculară pe fața laterală a piramidei, coborâtă din vârful piramidei până în lateralul bazei.

Definiție. Secțiune diagonală- aceasta este o secțiune a unei piramide printr-un plan care trece prin vârful piramidei și diagonala bazei.

Definiție. Piramida corectă este o piramidă în care baza este un poligon regulat, iar înălțimea coboară până în centrul bazei.

Volumul și suprafața piramidei

Formulă. Volumul piramidei prin zona de bază și înălțimea:

Proprietățile piramidei

Dacă toate marginile laterale sunt egale, atunci un cerc poate fi desenat în jurul bazei piramidei, iar centrul bazei coincide cu centrul cercului. De asemenea, o perpendiculară căzută din vârf trece prin centrul bazei (cercului).

Dacă toate marginile laterale sunt egale, atunci ele sunt înclinate față de planul bazei la aceleași unghiuri.

Nervele laterale sunt egale când se formează cu planul bazei unghiuri egale sau dacă se poate descrie un cerc în jurul bazei piramidei.

Dacă fețele laterale sunt înclinate față de planul bazei la același unghi, atunci un cerc poate fi înscris în baza piramidei, iar vârful piramidei este proiectat în centrul acesteia.

Dacă fețele laterale sunt înclinate față de planul bazei la același unghi, atunci apotemele fețelor laterale sunt egale.

Proprietățile unei piramide obișnuite

1. Vârful piramidei este echidistant de toate colțurile bazei.

2. Toate marginile laterale sunt egale.

3. Toate nervurile laterale sunt înclinate la unghiuri egale față de bază.

4. Apotemele tuturor fețelor laterale sunt egale.

5. Suprafețele tuturor fețelor laterale sunt egale.

6. Toate fețele au aceleași unghiuri diedrice (plate).

7. O sferă poate fi descrisă în jurul piramidei. Centrul sferei circumscrise va fi punctul de intersecție al perpendicularelor care trec prin mijlocul marginilor.

8. Puteți încadra o sferă într-o piramidă. Centrul sferei înscrise va fi punctul de intersecție al bisectoarelor care emană din unghiul dintre margine și bază.

9. Dacă centrul sferei înscrise coincide cu centrul sferei circumscrise, atunci suma unghiurilor plane de la vârf este egală cu π sau invers, un unghi este egal cu π/n, unde n este numărul de unghiuri la baza piramidei.

Legătura dintre piramidă și sferă

O sferă poate fi descrisă în jurul unei piramide când la baza piramidei există un poliedru în jurul căruia poate fi descris un cerc (necesar și condiție suficientă). Centrul sferei va fi punctul de intersecție al planurilor care trec perpendicular prin punctele de mijloc ale marginilor laterale ale piramidei.

Este întotdeauna posibil să descrii o sferă în jurul oricărei piramide triunghiulare sau regulate.

O sferă poate fi înscrisă într-o piramidă dacă planurile bisectoare ale unghiurilor diedrice interne ale piramidei se intersectează într-un punct (o condiție necesară și suficientă). Acest punct va fi centrul sferei.

Legătura unei piramide cu un con

Se spune că un con este înscris într-o piramidă dacă vârfurile lor coincid și baza conului este înscrisă în baza piramidei.

Un con poate fi înscris într-o piramidă dacă apotemele piramidei sunt egale între ele.

Se spune că un con este circumscris în jurul unei piramide dacă vârfurile lor coincid, iar baza conului este circumscrisă în jurul bazei piramidei.

Un con poate fi descris în jurul unei piramide dacă toate marginile laterale ale piramidei sunt egale între ele.

Relația dintre o piramidă și un cilindru

O piramidă se numește înscrisă într-un cilindru dacă vârful piramidei se află pe o bază a cilindrului, iar baza piramidei este înscrisă într-o altă bază a cilindrului.

Un cilindru poate fi descris în jurul unei piramide dacă un cerc poate fi descris în jurul bazei piramidei.

Definiție. Piramida trunchiată (prismă piramidală) este un poliedru care se află între baza piramidei și planul de secțiune paralel cu baza. Astfel piramida are baza mareși o bază mai mică, care este similară cu cea mai mare. Fețele laterale sunt trapezoidale.

Definiție. Piramida triunghiulara (tetraedru) este o piramidă în care trei fețe și baza sunt triunghiuri arbitrare.

Un tetraedru are patru fețe și patru vârfuri și șase muchii, unde orice două muchii nu au vârfuri comune, dar nu se ating.

Fiecare vârf este format din trei fețe și muchii care se formează unghi triunghiular.

Segmentul care leagă vârful unui tetraedru cu centrul feței opuse se numește mediana tetraedrului(GM).

Bimedian numit segment care leagă punctele medii ale muchiilor opuse care nu se ating (KL).

Toate bimedianele și medianele unui tetraedru se intersectează într-un punct (S). În acest caz, bimedianele sunt împărțite în jumătate, iar medianele sunt împărțite într-un raport de 3:1 începând de sus.

Definiție. Piramidă înclinată este o piramidă în care una dintre margini formează un unghi obtuz (β) cu baza.

Definiție. Piramidă dreptunghiulară este o piramidă în care una dintre fețele laterale este perpendiculară pe bază.

Definiție. Piramidă unghiulară ascuțită- o piramidă în care apotema are mai mult de jumătate din lungimea laturii bazei.

Definiție. Piramidă obtuză- o piramidă în care apotema este mai mică de jumătate din lungimea laturii bazei.

Definiție. Tetraedru regulat- un tetraedru în care toate cele patru fețe sunt triunghiuri echilaterale. Este unul dintre cele cinci poligoane regulate. ÎN tetraedru regulat toate unghiurile diedrice (între fețe) și unghiurile triedrice (la vârf) sunt egale.

Definiție. Tetraedru dreptunghiular se numește tetraedru în care există un unghi drept între trei muchii la vârf (marginile sunt perpendiculare). Se formează trei fețe unghi triunghiular dreptunghiular iar fețele sunt triunghiuri dreptunghiulare, iar baza este un triunghi arbitrar. Apotema oricărei fețe este egală cu jumătate din latura bazei pe care cade apotema.

Definiție. Tetraedru izoedric numit tetraedru ale cărui fețe laterale sunt egale între ele, iar baza este triunghi regulat. Un astfel de tetraedru are fețe care sunt triunghiuri isoscele.

Definiție. tetraedru ortocentric se numește tetraedru în care se intersectează într-un punct toate înălțimile (perpendicularele) care sunt coborâte de la vârf la fața opusă.

Definiție. Piramida stelară numit poliedru a cărui bază este o stea.

Definiție. Bipiramida- un poliedru format din două piramide diferite (piramidele pot fi și tăiate), având o bază comună, iar vârfurile se află de-a lungul laturi diferite din planul bazei.

Introducere

Când am început să studiem figurile stereometrice, am atins subiectul „Piramida”. Ne-a plăcut acest subiect pentru că piramida este foarte des folosită în arhitectură. Și de la noi viitoare profesie arhitect, inspirat de această figură, credem că ne poate împinge spre proiecte mărețe.

Rezistența structurilor arhitecturale este cea mai importantă calitate a acestora. Legarea rezistenței, în primul rând, cu materialele din care sunt create și, în al doilea rând, cu caracteristicile soluțiilor de proiectare, se dovedește că rezistența unei structuri este direct legată de forma geometrică care este de bază pentru aceasta.

Cu alte cuvinte, despre care vorbim despre acea figură geometrică care poate fi considerată ca model al formei arhitecturale corespunzătoare. Se pare că formă geometrică determină şi rezistenţa unei structuri arhitecturale.

Din cele mai vechi timpuri, piramidele egiptene au fost considerate cele mai durabile structuri arhitecturale. După cum știți, au forma unor piramide patruunghiulare obișnuite.

Această formă geometrică este cea care oferă cea mai mare stabilitate datorită suprafeței mari de bază. Pe de altă parte, forma piramidei asigură că masa scade pe măsură ce înălțimea deasupra solului crește. Aceste două proprietăți sunt cele care fac piramida stabilă și, prin urmare, puternică în condițiile gravitației.

Obiectivul proiectului: învață ceva nou despre piramide, aprofundează-ți cunoștințele și găsește aplicații practice.

Pentru a atinge acest obiectiv, a fost necesar să se rezolve următoarele sarcini:

· Aflați informații istorice despre piramidă

· Considerați piramida ca figură geometrică

· Găsiți aplicații în viață și arhitectură

· Găsiți asemănări și diferențe între piramidele situate în diferite părți ale lumii

Partea teoretică

Informații istorice

Începutul geometriei piramidei a fost pus în Egiptul Antic și Babilonul, dar a fost dezvoltat activ în Grecia antică. Primul care a stabilit volumul piramidei a fost Democrit, iar Eudox din Cnidus a dovedit-o. Vechiul matematician grec Euclid a sistematizat cunoștințele despre piramidă în volumul XII al „Elementelor” sale și, de asemenea, a derivat prima definiție a unei piramide: o figură solidă delimitată de planuri care converg de la un plan la un punct.

Mormintele faraonilor egipteni. Cele mai mari dintre ele - piramidele lui Keops, Khafre și Mikerin din El Giza - au fost considerate una dintre cele șapte minuni ale lumii în antichitate. Construcția piramidei, în care grecii și romanii au văzut deja un monument al mândriei fără precedent a regilor și a cruzimii care a condamnat întregul popor al Egiptului la o construcție fără sens, a fost cel mai important act de cult și trebuia să exprime, aparent, identitatea mistică a țării și a conducătorului ei. Populația țării a lucrat la construcția mormântului în perioada anului lipsită de muncă agricolă. O serie de texte mărturisesc atenția și grija pe care regii înșiși (deși dintr-o perioadă mai târziu) le-au acordat construcției mormântului lor și a constructorilor acestuia. De asemenea, se știe despre onorurile speciale de cult care au fost acordate piramidei în sine.

Noțiuni de bază

Piramidă se numește poliedru a cărui bază este un poligon, iar fețele rămase sunt triunghiuri care au un vârf comun.

Apotema- inaltimea fetei laterale a unei piramide regulate, trasa din varful acesteia;

Fețe laterale- triunghiuri întâlnite la un vârf;

Coaste laterale- laturile comune ale fetelor laterale;

Vârful piramidei- un punct care leagă nervurile laterale și care nu se află în planul bazei;

Înălţime- un segment perpendicular trasat prin vârful piramidei până la planul bazei acesteia (capetele acestui segment sunt vârful piramidei și baza perpendicularei);

Secțiunea diagonală a unei piramide- sectiune a piramidei care trece prin varful si diagonala bazei;

Baza- un poligon care nu aparține vârfului piramidei.

Proprietățile de bază ale unei piramide obișnuite

Marginile laterale, fețele laterale și respectiv apotemele sunt egale.

Unghiurile diedrice de la bază sunt egale.

Unghiurile diedrice la marginile laterale sunt egale.

Fiecare punct de înălțime este echidistant de toate vârfurile bazei.

Fiecare punct de înălțime este echidistant de toate fețele laterale.

Formule piramidale de bază

Aria suprafeței laterale și totale a piramidei.

Aria suprafeței laterale a unei piramide (plină și trunchiată) este suma ariilor tuturor fețelor sale laterale, aria suprafeței totale este suma ariilor tuturor fețelor sale.

Teoremă: Aria suprafeței laterale a unei piramide regulate este egală cu jumătate din produsul perimetrului bazei și apotema piramidei.

p- perimetrul de bază;

h- apotema.

Aria suprafețelor laterale și complete ale unei piramide trunchiate.

p 1, p 2 - perimetrele de bază;

h- apotema.

R- suprafața totală a unei piramide trunchiate obișnuite;

partea S- zona suprafeței laterale a unei piramide trunchiate regulate;

S1 + S2- suprafata de baza

Volumul piramidei

Formă volumul ula este folosit pentru piramide de orice fel.

H- inaltimea piramidei.

Colțurile piramidei

Unghiurile formate de fața laterală și baza piramidei se numesc unghiuri diedrice la baza piramidei.

Un unghi diedru este format din două perpendiculare.

Pentru a determina acest unghi, de multe ori trebuie să utilizați teorema celor trei perpendiculare.

Se numesc unghiurile formate de marginea laterală și proiecția acesteia pe planul de bază unghiuri dintre marginea laterală și planul bazei.

Unghiul format din două margini laterale se numește unghi diedru la marginea laterală a piramidei.

Unghiul format din două muchii laterale ale unei fețe ale piramidei se numește unghiul din vârful piramidei.

Secțiuni piramidale

Suprafața unei piramide este suprafața unui poliedru. Fiecare dintre fețele sale este un plan, prin urmare secțiunea unei piramide definită de un plan de tăiere este o linie întreruptă constând din linii drepte individuale.

Secțiune diagonală

Secțiunea unei piramide printr-un plan care trece prin două margini laterale care nu se află pe aceeași față se numește secțiune diagonală piramide.

Secțiuni paralele

Teorema:

Dacă piramida este intersectată de un plan paralel cu baza, atunci marginile laterale și înălțimile piramidei sunt împărțite de acest plan în părți proporționale;

Secțiunea acestui plan este un poligon asemănător bazei;

Zonele secțiunii și ale bazei sunt legate între ele ca pătratele distanțelor lor de la vârf.

Tipuri de piramide

Piramida corectă– o piramidă a cărei bază este un poligon regulat, iar vârful piramidei este proiectat în centrul bazei.

Pentru o piramidă obișnuită:

1. coastele laterale sunt egale

2. feţele laterale sunt egale

3. apotemele sunt egale

4. unghiurile diedrice la bază sunt egale

5. unghiurile diedrice la marginile laterale sunt egale

6. fiecare punct de înălțime este echidistant de toate vârfurile bazei

7. fiecare punct de înălțime este echidistant de toate marginile laterale

Piramida trunchiată- parte a piramidei cuprinsă între baza sa și un plan de tăiere paralel cu baza.

Baza și secțiunea corespunzătoare a unei piramide trunchiate se numesc bazele unei piramide trunchiate.

Se numește perpendiculară trasată din orice punct al unei baze pe planul alteia înălțimea unei trunchi de piramidă.

Sarcini

Numarul 1. In dreapta piramida patruunghiulara punctul O este centrul bazei, SO=8 cm, BD=30 cm.Aflați marginea laterală SA.

Rezolvarea problemelor

Numarul 1. ÎN piramida corecta toate fețele și marginile sunt egale.

Luați în considerare OSB: OSB este un dreptunghi dreptunghiular, deoarece.

SB2 =SO2 +OB2

SB2 =64+225=289

Piramida în arhitectură

O piramidă este o structură monumentală sub forma unei piramide geometrice regulate obișnuite, în care laturi converg la un moment dat. De scop functional Piramidele în antichitate erau locuri de înmormântare sau de cult. Baza unei piramide poate fi triunghiulară, pătraunghiulară sau în formă de poligon cu un număr arbitrar de vârfuri, dar cea mai comună versiune este baza pătraunghiulară.

Există un număr considerabil de piramide construite de diferite culturi. Lumea anticaîn principal ca temple sau monumente. Piramidele mari includ piramidele egiptene.

Pe tot pământul puteți vedea structuri arhitecturale sub formă de piramide. Clădirile piramidale amintesc de cele mai vechi timpuri și arată foarte frumos.

Piramidele egiptene cele mai mari monumente de arhitectură ale Egiptului Antic, inclusiv una dintre „Șapte minuni ale lumii”, Piramida lui Keops. De la picior până în vârf ajunge la 137,3 m, iar înainte de a pierde vârful, înălțimea sa era de 146,7 m.

Clădirea postului de radio din capitala Slovaciei, asemănătoare cu o piramidă inversată, a fost construită în 1983. Pe lângă birouri și spații de servicii, în interiorul volumului se află o sală de concerte destul de spațioasă, care are una dintre cele mai mari orgi din Slovacia.

Luvru, care este „tăcut, neschimbat și maiestuos, ca o piramidă”, a suferit multe schimbări de-a lungul secolelor înainte de a deveni cel mai mare muzeu din lume. S-a născut ca cetate, ridicată de Filip Augustus în 1190, care a devenit curând reședință regală. În 1793 palatul a devenit muzeu. Colecțiile sunt îmbogățite prin legaturi sau achiziții.