Piramidy dyskretne

Data ostatniej modyfikacji:
2012-01-9
Autor: 
Krzysztof Omiljanowski
pracownik IM UWr
Poziom edukacyjny: 
szkoła podstawowa
gimnazjum
szkoła średnia z maturą
szkoła profilowana zawodowa
Dział matematyki: 
geometria przestrzenna


 
Jak buduje się piramidy?
Sprawdź, bawiąc się poniższym "generatorem piramid".
Sprawdź, jakie wysokości i objętości mają stworzone przez Ciebie
piramidy o zadanej podstawie.

PIRAMIDA z rysunku ma


podstawa piramidy  (klikaj - zmodyfikujesz)

Piramidy:                            

 


 

Umowa.   Dalej piramidy będziemy rysowali tylko z 'lotu ptaka', czyli tak, jak wyglądają z góry.
Na rysunkach bok kratki ma długość 1. Wszystkie wymiary będziemy podawali w tych właśnie jednostkach.

 

Piramida obok ma podstawę prostokątną 6×10, na której leży pierwsza warstwa 60 klocków sześciennych.

Kolejne warstwy piramidy zawsze układamy tak,
że nad brzegiem poprzedniej warstwy jest galeria szeroka na jeden klocek.

Sprawdź, że ta piramida:
- jest złożona z  6 . 10 + 4 . 8 + 2 . 6 = 104 klocków o wymiarach 1×1×1,
- ma objętość równą 104,
- ma wysokość równą 3,
- ma pole powierzchni równe 192 (łącznie z polem podstawy),
- ma 'cień WE' (przy oświetleniu z zachodu) o polu równym 12,
- ma 'cień SN' (przy oświetleniu z południa) o polu równym 24.

W ten sposób zbudowaną bryłę nazwiemy:
   1 - piramidą, gdy jest złożona z klocków 1×1×1,
   0,5 - piramidą, gdy jest złożona z klocków 0,5×0,5×0,5,
   0,1 - piramidą, gdy jest złożona z klocków 0,1×0,1×0,1.

Jaką wysokość ma 0,5-piramida o podstawie prostokątnej 6×10?
Z ilu klocków się składa? Jaką ma objętość?
Wskazówka: klocek 1×1×1 składa się z 8 klocków 0,5×0,5×0,5.

0,5-piramida o podstawie 6×10 wygląda podobnie do 1-piramidy o podstawie 12×20.
Jaki jest związek między ich wysokościami, objętościami, polami?

Wzór.  Liczba klocków 1-piramidy o podstawie prostokątnej m × n, jest równa

m (m + 1) (m + 2) / 6  +  (n - m) (m2 + 2m + (1-(-1)m)/2 ) / 4,
gdzie m i n to liczby naturalne i m n.

Ten wzór można wykorzystać do obliczania objętości 0,25-piramid o podstawach prostokątnych. Jak?

 

1-piramida z rysunku obok ma wysokość 5 przyjmowaną na dwóch "wyżynach".
 
Sprawdź, że pole pierwszej galerii jest o 4 mniejsze od obwodu podstawy.
Czy to jest ogólna prawidłowość?
 
Narysuj dla tej piramidy jej 'cień WE' i 'cień SN'.
Porównaj je z cieniami 0,5-piramidy o tej samej podstawie.
 
Jaką wysokość ma 0,5-piramida o tej samej podstawie?
Jaką wysokość ma 0,1-piramida o tej samej podstawie?

 


 

Proponujemy rozwiązanie serii zadań o piramidach. Pochodzą one z finału konkursu Koma.

 

Zadanie 1.   Uzupełnij. 1-piramida o podstawie jak na rysunku ma:

a) 
   wysokość . . . . .
   objętość . . . . .
   pole powierzchni . . . . .
   pole 'cienia WE' . . . . .

b) 
   wysokość . . . . .
   objętość . . . . .
   pole powierzchni. . . . .
   pole 'cienia WE' . . . . .

 

Zadanie 2. Jakie pole ma 'cień SN'   1-piramidy o podstawie kwadratowej o podanych wymiarach?

             a)  7×7                       b)  14×14                       c)  17×17

 

Zadanie 3. Jakie pole ma 'cień SN'   0,5-piramidy o podstawie kwadratowej o podanych wymiarach?

             a)  7×7                       b)  8×8                       c)  9×9

 

Zadanie 4. Ile jest 1-piramid o podstawie prostokątnej o podanym polu?

             a)  24                       b)  124                       c)  1024

 

Zadanie 5. Jaką najmniejszą objętość może mieć 1-piramida o podanej wysokości?

             a)  4                       b)  5                       c)  h

 

Zadanie 6. Ile jest 1-piramid, których oba cienie SN i WE są jednakowe i wyglądają tak, jak na podanym rysunku?

             a)                   b)                   c) 

 

Zadanie 7. Uzupełnij zdania:

        a)  1-piramida o podstawie 10×10 ma objętość . . . . . . . i pole powierzchni . . . . . . .
 
        b)  0,5-piramida o podstawie 10×10 ma objętość . . . . . . . i pole powierzchni . . . . . . .
 
        c)  0,25-piramida o podstawie 10×10 ma objętość . . . . . . . i pole powierzchni . . . . . . .

 

Zadanie 8. Jakie boki podstaw mają dwie 1-piramidy o podstawach kwadratowych, których:

        a)  objętości różnią się o 36?
 
        b)  objętości różnią się o 64?
 
        c)  pola powierzchni różnią się o 64?

 



 

Dalszy ciąg historii piramid, które przestaną być dyskretne, znajdziesz tutaj.

 

Powrót na górę strony