hipoteza: vjerujemo da je savršenstvo oblika piramide posljedica matematičkih zakona svojstvenih njenom obliku.
Cilj: Proučavajući piramidu kao geometrijsko tijelo, objasnite savršenstvo njenog oblika.
Zadaci:
1. Dajte matematičku definiciju piramide.
2. Proučavajte piramidu kao geometrijsko tijelo.
3. Shvatite koje su matematičko znanje Egipćani ugradili u svoje piramide.
Privatna pitanja:
1. Šta je piramida kao geometrijsko tijelo?
2. Kako se jedinstveni oblik piramide može objasniti sa matematičke tačke gledišta?
3. Šta objašnjava geometrijska čuda piramide?
4. Šta objašnjava savršenstvo oblika piramide?
Definicija piramide.
PIRAMIDA (od grčkog pyramis, gen. pyramidos) - poliedar čija je osnova poligon, a preostale strane su trouglovi koji imaju zajednički vrh (crtež). Na osnovu broja osnovnih uglova, piramide se dele na trouglaste, četvorougaone itd.
PIRAMIDA - monumentalna građevina koja ima geometrijski oblik piramide (ponekad i stepenasta ili u obliku kule). Piramide su naziv za džinovske grobnice drevnih egipatskih faraona iz 3.-2. milenijuma prije Krista. e., kao i postolja drevnih američkih hramova (u Meksiku, Gvatemali, Hondurasu, Peruu), povezana s kosmološkim kultovima.
Moguće je da grčka riječ "piramida" potiče od egipatskog izraza per-em-us, odnosno od izraza koji označava visinu piramide. Izvanredni ruski egiptolog V. Struve vjerovao je da grčko “puram...j” dolazi od staroegipatskog “p”-mr”.
Iz istorije. Proučivši materijal u udžbeniku „Geometrija“ autora Atanasyana. Butuzov i drugi, saznali smo da: Poliedar sastavljen od n-ugla A1A2A3 ... An i n trouglova PA1A2, PA2A3, ..., PAnA1 naziva se piramida. Poligon A1A2A3...An je osnova piramide, a trouglovi PA1A2, PA2A3,..., PAnA1 su bočne strane piramide, P je vrh piramide, segmenti PA1, PA2,..., PAn su bočne ivice.
Međutim, ova definicija piramide nije uvijek postojala. Na primjer, starogrčki matematičar, autor teorijskih rasprava o matematici koja je do nas došla, Euklid, definira piramidu kao čvrstu figuru ograničenu ravninama koje konvergiraju iz jedne ravni u jednu tačku.
Ali ova je definicija kritizirana već u antičko doba. Tako je Heron predložio sljedeću definiciju piramide: “To je lik omeđen trouglovima koji konvergiraju u jednoj tački i čija je osnova poligon.”
Naša grupa je, upoređujući ove definicije, došla do zaključka da one nemaju jasnu formulaciju pojma „temelj“.
Proučili smo ove definicije i pronašli definiciju Adriena Marie Legendrea, koji je 1794. godine u svom djelu “Elementi geometrije” definirao piramidu na sljedeći način: “Piramida je čvrsta figura formirana od trokuta koji se konvergiraju u jednoj tački i završavaju na različitim stranama ravnu osnovu.”
Čini nam se da posljednja definicija daje jasnu predstavu o piramidi, budući da govori o tome da je osnova ravna. Druga definicija piramide pojavila se u udžbeniku iz 19. veka: „piramida je čvrst ugao presečen ravninom“.
Piramida kao geometrijsko tijelo.
To. Piramida je poliedar, čije je jedno lice (osnova) poligon, a preostale strane (stranice) su trouglovi koji imaju jedan zajednički vrh (vrh piramide).
Zove se okomito povučeno od vrha piramide do ravni baze visinah piramide.
Pored proizvoljnih piramida, postoje ispravna piramida u čijoj se osnovi nalazi pravilan poligon i krnje piramide.
Na slici je piramida PABCD, ABCD je njena osnova, PO je njena visina.
Ukupna površina piramida je zbir površina svih njenih lica.
Puno = Sside + Smain, Gdje Side– zbir površina bočnih strana.
Volumen piramide nalazi se po formuli:
V=1/3Sbas. h, gdje je Sbas. - bazna površina, h- visina.
 |
|
Apotema ST je visina bočne strane pravilne piramide.
Površina bočne strane pravilne piramide izražava se na sljedeći način: Sside. =1/2P h, gdje je P obim baze, h- visina bočne strane (apotema pravilne piramide). Ako piramidu siječe ravnina A’B’C’D’, paralelna sa bazom, tada:
1) bočna rebra i visina podijeljeni su ovom ravninom na proporcionalne dijelove;
2) u poprečnom preseku se dobija poligon A’B’C’D’, sličan osnovi;
https://pandia.ru/text/78/390/images/image017_1.png" width="287" height="151">
Osnove krnje piramide– slični poligoni ABCD i A`B`C`D`, bočne strane su trapezi.
Visina skraćena piramida - udaljenost između baza.
Skraćeni volumen piramida se nalazi po formuli:
V=1/3 h(S + https://pandia.ru/text/78/390/images/image019_2.png" align="left" width="91" height="96"> Bočna površina pravilne skraćene piramide se izražava na sljedeći način: Sside = ½(P+P') h, gdje su P i P' perimetri baza, h- visina bočne strane (apotema pravilne skraćene piramije
Sekcije piramide.
Presjeci piramide ravninama koje prolaze kroz njen vrh su trouglovi.
Odsjek koji prolazi kroz dvije nesusjedne bočne ivice piramide naziva se dijagonalni presjek.
Ako presjek prolazi kroz tačku na bočnoj ivici i strani baze, tada će njegov trag do ravni osnove piramide biti ova strana.
Presjek koji prolazi kroz tačku koja leži na licu piramide i zadanu dionicu prati na osnovnoj ravni, tada konstrukciju treba izvesti na sljedeći način:
· pronaći tačku preseka ravni date površine i traga preseka piramide i označiti je;
· konstruisati pravu liniju koja prolazi kroz datu tačku i rezultujuću tačku preseka;
· ponovite ove korake za sljedeća lica.
, što odgovara omjeru kateta pravokutnog trokuta 4:3. Ovaj omjer krakova odgovara dobro poznatom pravokutnom trokutu sa stranicama 3:4:5, koji se naziva "savršeni", "sveti" ili "egipatski" trokut. Prema istoričarima, "egipatskom" trouglu je dato magično značenje. Plutarh je napisao da su Egipćani upoređivali prirodu univerzuma sa „svetim“ trouglom; oni su vertikalnu nogu simbolično uporedili sa mužem, bazu sa ženom, a hipotenuzu sa onim što se rađa od oboje.
Za trougao 3:4:5 tačna je jednakost: 32 + 42 = 52, što izražava Pitagorinu teoremu. Nije li tu teoremu egipatski svećenici željeli da ovjekovječe podizanjem piramide zasnovane na trouglu 3:4:5? Teško je naći uspješniji primjer za ilustraciju Pitagorine teoreme, koja je bila poznata Egipćanima mnogo prije nego što je Pitagora otkrila.
Tako su briljantni tvorci egipatskih piramida nastojali da zadive daleke potomke dubinom svog znanja, a to su postigli odabirom „zlatnog“ pravokutnog trokuta kao „glavne geometrijske ideje“ za Keopsovu piramidu, a „svetog“ ili "egipatski" za Khafreovu piramidu.
Vrlo često u svojim istraživanjima naučnici koriste svojstva piramida sa zlatnim omjerom.
Matematički enciklopedijski rječnik daje sljedeću definiciju zlatnog presjeka - ovo je harmonijska podjela, podjela u ekstremnim i srednjim omjerima - dijeleći segment AB na dva dijela na način da je njegov veći dio AC prosječna proporcija između cijelog segmenta AB i njegov manji dio NE.
Algebarsko određivanje zlatnog presjeka segmenta AB = a svodi na rješavanje jednačine a: x = x: (a – x), od čega je x približno jednako 0,62a. Omjer x se može izraziti kao razlomci 2/3, 3/5, 5/8, 8/13, 13/21...= 0,618, gdje su 2, 3, 5, 8, 13, 21 Fibonačijevi brojevi.
Geometrijska konstrukcija zlatnog preseka segmenta AB izvodi se na sledeći način: u tački B se vraća okomita na AB, na nju se polaže segment BE = 1/2 AB, A i E su povezani, DE = BE se otpušta i, konačno, AC = AD, tada je zadovoljena jednakost AB: CB = 2:3.
Zlatni rez se često koristi u umjetničkim djelima, arhitekturi i nalazi se u prirodi. Živopisni primjeri su skulptura Apolona Belvedere i Partenon. Prilikom izgradnje Partenona korišćen je odnos visine objekta prema njegovoj dužini i taj odnos je 0,618. Objekti oko nas također pružaju primjere zlatnog omjera, na primjer, povezi mnogih knjiga imaju omjer širine i dužine blizu 0,618. S obzirom na raspored listova na zajedničkoj stabljici biljaka, možete primijetiti da se između svaka dva para listova nalazi treći u zlatnom omjeru (slajdovi). Svako od nas "nosi" zlatni omjer sa sobom "u rukama" - to je omjer falangi prstiju.
Zahvaljujući otkriću nekoliko matematičkih papirusa, egiptolozi su naučili nešto o drevnim egipatskim sistemima izračunavanja i mjerenja. Zadatke sadržane u njima rješavali su pisari. Jedan od najpoznatijih je Rhind matematički papirus. Proučavajući ove probleme, egiptolozi su naučili kako su se stari Egipćani nosili s različitim veličinama koje su nastajale prilikom izračunavanja mjera težine, dužine i zapremine, koje su često uključivale razlomke, kao i kako su postupali s uglovima.
Stari Egipćani su koristili metodu izračunavanja uglova zasnovanu na omjeru visine i osnovice pravokutnog trokuta. Oni su izražavali bilo koji ugao jezikom gradijenta. Gradijent nagiba je izražen kao omjer cijelih brojeva nazvan "seced". U Matematici u doba faraona, Richard Pillins objašnjava: „Seked pravilne piramide je nagib bilo kojeg od četiri trokutasta lica prema ravni osnove, mjeren n-tim brojem horizontalnih jedinica po vertikalnoj jedinici uspona. . Dakle, ova mjerna jedinica je ekvivalentna našem modernom kotangensu ugla nagiba. Stoga je egipatska riječ "seced" povezana s našom modernom riječi "gradijent".
Numerički ključ za piramide leži u omjeru njihove visine i baze. U praktičnom smislu, ovo je najlakši način da napravite šablone potrebne za stalnu provjeru ispravnog ugla nagiba tokom cijele konstrukcije piramide.
Egiptolozi bi nas rado uvjerili da je svaki faraon žudio da izrazi svoju individualnost, pa otuda i razlike u uglovima nagiba svake piramide. Ali može postojati i drugi razlog. Možda su svi htjeli utjeloviti različite simboličke asocijacije, skrivene u različitim proporcijama. Međutim, ugao Khafreove piramide (zasnovan na trouglu (3:4:5) pojavljuje se u tri problema predstavljena piramidama u Rhindovom matematičkom papirusu). Dakle, ovaj stav je bio dobro poznat starim Egipćanima.
Da budemo pošteni prema egiptolozima koji tvrde da stari Egipćani nisu bili svjesni trougla 3:4:5, dužina hipotenuze 5 nikada nije spomenuta. Ali matematički problemi koji uključuju piramide uvijek se rješavaju na osnovu seceda ugla - omjera visine i baze. Kako dužina hipotenuze nikada nije spomenuta, zaključeno je da Egipćani nikada nisu izračunali dužinu treće strane.
Omjer visine i osnove korišten u piramidama u Gizi nesumnjivo je bio poznat starim Egipćanima. Moguće je da su ovi odnosi za svaku piramidu odabrani proizvoljno. Međutim, ovo je u suprotnosti sa značajem koji se pridaje simbolizmu brojeva u svim vrstama egipatske likovne umjetnosti. Vrlo je vjerovatno da su takvi odnosi bili značajni jer su izražavali specifične vjerske ideje. Drugim riječima, cijeli kompleks Gize bio je podređen koherentnom dizajnu dizajniranom da odražava određenu božansku temu. Ovo bi objasnilo zašto su dizajneri odabrali različite uglove za tri piramide.
U Misteriji Oriona, Bauval i Gilbert iznijeli su uvjerljive dokaze koji povezuju piramide u Gizi sa sazviježđem Orion, posebno sa zvijezdama Orionovog pojasa svaka piramida kao reprezentacija jednog od tri glavna božanstva - Ozirisa, Izide i Horusa.
"GEOMETRIJSKA" ČUDA.
Među grandioznim egipatskim piramidama zauzima posebno mjesto Velika piramida faraona Keopsa (Khufu). Prije nego počnemo analizirati oblik i veličinu Keopsove piramide, trebamo se sjetiti koji su sistem mjera Egipćani koristili. Egipćani su imali tri jedinice dužine: "lakat" (466 mm), što je bilo jednako sedam "dlanova" (66,5 mm), što je zauzvrat bilo jednako četiri "prsta" (16,6 mm).
Analizirajmo dimenzije Keopsove piramide (slika 2), slijedeći argumente date u divnoj knjizi ukrajinskog naučnika Nikolaja Vasjutinskog “Zlatna proporcija” (1990).
Većina istraživača se slaže da je dužina stranice osnove piramide, na primjer, GF jednak L= 233,16 m Ova vrijednost odgovara gotovo 500 “lakata”. Potpuna usklađenost sa 500 "lakata" će se desiti ako se smatra da je dužina "lakta" jednaka 0,4663 m.
Visina piramide ( H) istraživači različito procjenjuju od 146,6 do 148,2 m, a u zavisnosti od prihvaćene visine piramide, mijenjaju se svi odnosi njenih geometrijskih elemenata. Koji je razlog razlika u procjenama visine piramide? Činjenica je da je, strogo govoreći, Keopsova piramida skraćena. Njena gornja platforma danas ima otprilike 10´10 m, ali je prije jednog stoljeća bila 6´ 6 m. Očigledno, vrh piramide je demontiran i ne odgovara prvobitnom.
Prilikom procjene visine piramide, potrebno je uzeti u obzir takav fizički faktor kao što je "nacrt" konstrukcije. Tokom dužeg vremenskog perioda, pod uticajem kolosalnog pritiska (do 500 tona po 1 m2 donje površine), visina piramide se smanjivala u odnosu na prvobitnu visinu.
Koja je bila prvobitna visina piramide? Ova visina se može ponovo stvoriti pronalaženjem osnovne "geometrijske ideje" piramide.
Slika 2.
Godine 1837. engleski pukovnik G. Wise izmjerio je ugao nagiba lica piramide: ispostavilo se da je jednak a= 51°51". Ovu vrijednost i danas prepoznaje većina istraživača. Navedena vrijednost ugla odgovara tangenti (tg a), jednako 1,27306. Ova vrijednost odgovara omjeru visine piramide AC do polovine svoje osnove C.B.(Sl.2), tj A.C. / C.B. = H / (L / 2) = 2H / L.
I ovdje je istraživače čekalo veliko iznenađenje!.png" width="25" height="24">= 1.272. Upoređujući ovu vrijednost sa tg vrijednošću a= 1,27306, vidimo da su ove vrijednosti vrlo blizu jedna drugoj. Ako uzmemo ugao a= 51°50", odnosno smanjite ga za samo jednu lučnu minutu, a zatim vrijednost a postat će jednak 1,272, odnosno poklopit će se sa vrijednošću. Treba napomenuti da je 1840. G. Wise ponovio svoja mjerenja i razjasnio da vrijednost ugla a=51°50".
Ova mjerenja dovela su istraživače do sljedeće vrlo zanimljive hipoteze: trougao ACB Keopsove piramide bio je zasnovan na relaciji AC / C.B. = = 1,272!
Razmotrimo sada pravougli trougao ABC, u kojem je omjer nogu A.C. / C.B.= (slika 2). Ako sada dužine stranica pravougaonika ABC označiti po x, y, z, a takođe uzeti u obzir da omjer y/x= , zatim u skladu sa Pitagorinom teoremom, dužina z može se izračunati pomoću formule:
Ako prihvatimo x = 1, y= https://pandia.ru/text/78/390/images/image027_1.png" width="143" height="27">
Slika 3."Zlatni" pravougaoni trougao.
Pravokutni trokut u kojem su stranice povezane kao t:zlatni" pravougli trougao.
Zatim, ako kao osnovu uzmemo hipotezu da je glavna "geometrijska ideja" Keopsove piramide "zlatni" pravougaoni trokut, onda odavde lako možemo izračunati "dizajn" visinu Keopsove piramide. To je jednako:
H = (L/2) ´ = 148,28 m.
Izvedemo sada neke druge relacije za Keopsovu piramidu, koje slijede iz „zlatne” hipoteze. Konkretno, naći ćemo omjer vanjske površine piramide i površine njene osnove. Da bismo to učinili, uzimamo dužinu noge C.B. po jedinici, odnosno: C.B.= 1. Ali onda dužina stranice osnove piramide GF= 2, i površina baze EFGH biće jednaki SEFGH = 4.
Izračunajmo sada površinu bočne strane Keopsove piramide SD. Zbog visine AB trougao AEF jednak t, tada će površina bočne strane biti jednaka SD = t. Tada će ukupna površina sve četiri bočne strane piramide biti jednaka 4 t, a omjer ukupne vanjske površine piramide i površine baze bit će jednak zlatnom rezu! to je ono - glavna geometrijska misterija Keopsove piramide!
Grupa „geometrijskih čuda“ Keopsove piramide uključuje stvarna i nategnuta svojstva odnosa između različitih dimenzija u piramidi.
Po pravilu se dobijaju u potrazi za određenim „konstantama“, posebno za brojem „pi“ (Ludolfoov broj), jednak 3,14159...; osnova prirodnih logaritama "e" (Neperovski broj), jednaka 2,71828...; broj "F", broj "zlatnog preseka", jednak, na primer, 0,618... itd.
Možete imenovati, na primjer: 1) Svojstvo Herodota: (Visina)2 = 0,5 art. osnovni x Apothem; 2) Vlasništvo V. Cijena: Visina: 0,5 art. baza = Kvadratni korijen od "F"; 3) Svojstvo M. Eista: Perimetar osnove: 2 Visina = "Pi"; u drugačijem tumačenju - 2 žlice. osnovni : Visina = "Pi"; 4) Svojstvo G. Ivica: Poluprečnik upisane kružnice: 0,5 art. osnovni = "F"; 5) Vlasništvo K. Klepischa: (glavni čl.)2: 2(glavni čl. x apotema) = (čl. glavni. W. apotema) = 2 (glavni čl. x apotema) : ((2 čl. . main X Apothem) + (v. main)2). itd. Možete smisliti mnogo takvih svojstava, posebno ako povežete dvije susjedne piramide. Na primjer, kao “Svojstva A. Arefieva” možemo spomenuti da je razlika u zapremini Keopsove piramide i Hafreove piramide jednaka dvostrukoj zapremini Mikerinove piramide...
Mnogo zanimljivosti, posebno o izgradnji piramida prema „zlatnom omjeru“, izloženo je u knjigama D. Hambidgea „Dinamička simetrija u arhitekturi“ i M. Gicka „Estetika proporcija u prirodi i umjetnosti“. Podsjetimo da je „zlatni rez“ podjela segmenta u takvom omjeru da je dio A onoliko puta veći od dijela B, koliko puta je A manji od cijelog segmenta A + B. Omjer A/B jednak je broju “F” == 1.618 .. Upotreba “zlatnog preseka” je naznačena ne samo u pojedinačnim piramidama, već iu čitavom kompleksu piramida u Gizi.
Najzanimljivije je, međutim, da jedna te ista Keopsova piramida jednostavno „ne može“ da sadrži toliko divnih svojstava. Uzimajući jedno po jedno određeno svojstvo, može se "uklopiti", ali se svi ne uklapaju odjednom - ne poklapaju se, protivreče jedno drugom. Stoga, ako, na primjer, prilikom provjere svih svojstava u početku uzmemo istu stranu osnove piramide (233 m), tada će i visine piramida s različitim svojstvima biti različite. Drugim riječima, postoji određena "porodica" piramida koje su izvana slične Keopsovim, ali imaju drugačija svojstva. Imajte na umu da nema ničeg posebno čudesnog u "geometrijskim" svojstvima - mnogo toga proizlazi čisto automatski, iz svojstava same figure. „Čudom“ treba smatrati samo nešto što je drevnim Egipćanima bilo očigledno nemoguće. Ovo, posebno, uključuje „kosmička“ čuda, u kojima se mere Keopsove piramide ili kompleksa piramida u Gizi upoređuju sa nekim astronomskim merenjima i navode „parni“ brojevi: milion puta manje, milijardu puta manje, i tako dalje. Hajde da razmotrimo neke "kosmičke" odnose.
Jedna od izjava glasi: "ako podijelite stranu osnove piramide tačnom dužinom godine, dobićete tačno 10 milionitih delova Zemljine ose." Izračunajte: podijelite 233 sa 365, dobijemo 0,638. Poluprečnik Zemlje je 6378 km.
Druga izjava je zapravo suprotna prethodnoj. F. Noetling je istakao da ako koristimo "egipatski lakat" koji je on sam izmislio, tada će stranica piramide odgovarati "najtačnijem trajanju sunčeve godine, izraženo na najbliži milijardu dana" - 365.540. 903.777.
Izjava P. Smitha: "Visina piramide je tačno jedna milijarda udaljenosti od Zemlje do Sunca." Iako je uobičajeno uzimana visina 146,6 m, Smith ju je uzeo kao 148,2 m, prema savremenim radarskim mjerenjima, velika poluosa Zemljine orbite je 149,597,870 + 1,6 km. Ovo je prosječna udaljenost od Zemlje do Sunca, ali u perihelu je 5.000.000 kilometara manja nego u afelu.
Još jedna zanimljiva izjava:
„Kako možemo objasniti da su mase Keopsovih, Kefreovih i Mikerinovih piramida međusobno povezane, kao što su mase planeta Zemlje, Venere, Marsa?“ Hajde da izračunamo. Mase tri piramide su: Khafre - 0,835; Keops - 1.000; Mikerin - 0,0915. Odnosi masa tri planete: Venera - 0,815; Zemlja - 1.000; Mars - 0,108.
Dakle, uprkos skepticizmu, primećujemo dobro poznatu harmoniju konstrukcije iskaza: 1) visina piramide, poput linije koja „ide u svemir“, odgovara udaljenosti od Zemlje do Sunca; 2) strana osnove piramide, najbliža „podlozi“, odnosno Zemlji, odgovorna je za Zemljin poluprečnik i Zemljinu cirkulaciju; 3) zapremine piramide (čitaj - mase) odgovaraju omjeru masa planeta najbližih Zemlji. Slična "šifra" može se pratiti, na primjer, u jeziku pčela koji je analizirao Karl von Frisch. Međutim, za sada ćemo se suzdržati od komentara na ovu temu.
PIRAMIDNI OBLIK
Čuveni tetraedarski oblik piramida nije nastao odmah. Skiti su pravili ukope u obliku zemljanih brda - humki. Egipćani su gradili "brda" od kamena - piramide. To se prvi put dogodilo nakon ujedinjenja Gornjeg i Donjeg Egipta, u 28. veku pre nove ere, kada je osnivač Treće dinastije, faraon Džoser (Zoser), bio suočen sa zadatkom da ojača jedinstvo zemlje.
I ovdje je, prema istoričarima, „novi koncept oboženja“ kralja odigrao važnu ulogu u jačanju centralne moći. Iako su se kraljevski ukopi odlikovali većim sjajem, oni se, u principu, nisu razlikovali od grobova dvorskih plemića, bili su iste građevine - mastabe. Iznad komore sa sarkofagom u kojem se nalazila mumija izlivena je pravougaona brda od sitnog kamenja, gdje je potom postavljena mala građevina od velikih kamenih blokova - "mastaba" (na arapskom - "klupa"). Faraon Džoser je podigao prvu piramidu na mestu mastabe svog prethodnika, Sanahta. Bio je stepenasti i bio je vidljiva prelazna faza iz jednog arhitektonskog oblika u drugi, od mastabe do piramide.
Na taj način je mudrac i arhitekta Imhotep, kojeg su Grci kasnije smatrali čarobnjakom, a poistovjećivali ga s bogom Asklepijem, “podigao” faraona. Kao da je postavljeno šest mastaba u nizu. Štaviše, prva piramida zauzimala je površinu od 1125 x 115 metara, sa procijenjenom visinom od 66 metara (prema egipatskim standardima - 1000 "palmi"). U početku je arhitekt planirao da izgradi mastabu, ali ne duguljastu, već kvadratnu tlocrtu. Kasnije je proširen, ali kako je proširenje spušteno, činilo se kao da postoje dvije stepenice.
Ova situacija nije zadovoljila arhitektu, pa je na gornju platformu ogromne ravne mastabe Imhotep postavio još tri, postepeno se spuštajući prema vrhu. Grobnica se nalazila ispod piramide.
Poznato je još nekoliko stepenastih piramida, ali su kasnije graditelji prešli na izgradnju nama poznatijih tetraedarskih piramida. Zašto, međutim, ne trouglasti ili, recimo, osmougaoni? Indirektan odgovor daje činjenica da su skoro sve piramide savršeno orijentisane duž četiri kardinalna pravca, pa stoga imaju četiri strane. Osim toga, piramida je bila „kuća“, školjka četvorougaone grobne komore.
Ali šta je odredilo ugao nagiba lica? U knjizi "Načelo proporcija" cijelo jedno poglavlje je posvećeno tome: "Šta je moglo odrediti uglove nagiba piramida." Posebno je naznačeno da je „slika kojoj gravitiraju velike piramide Starog kraljevstva trokut sa pravim uglom na vrhu.
U svemiru je to poluoktaedar: piramida u kojoj su ivice i stranice osnove jednake, ivice su jednakostranični trouglovi." Određena razmatranja o ovoj temi su data u knjigama Hambidgea, Gicka i drugih.
Koja je prednost ugla poluoktaedra? Prema opisima arheologa i istoričara, neke piramide su se srušile pod svojom težinom. Ono što je bilo potrebno je "ugao izdržljivosti", ugao koji je energetski najpouzdaniji. Čisto empirijski, ovaj ugao se može uzeti iz ugla vrha u gomili suvog peska koji se mrvi. Ali da biste dobili tačne podatke, morate koristiti model. Uzimajući četiri čvrsto fiksirane kuglice, na njih morate postaviti petu i izmjeriti uglove nagiba. Međutim, ovdje možete pogriješiti, pa pomaže teoretski proračun: središta loptica treba povezati linijama (mentalno). Osnova će biti kvadrat sa stranom jednakom dvostrukom polumjeru. Kvadrat će biti samo osnova piramide, čija će dužina ivica također biti jednaka dvostrukom polumjeru.
Dakle, blisko pakovanje loptica poput 1:4 će nam dati pravilan poluoktaedar.
Međutim, zašto mnoge piramide, koje gravitiraju prema sličnom obliku, ipak ga ne zadržavaju? Piramide vjerovatno stare. Suprotno poznatoj izreci:
„Sve na svetu se plaši vremena, a vreme se plaši piramida“, zgrade piramida moraju da stare, ne samo da se u njima mogu i treba desiti procesi spoljašnjeg trošenja, već i procesi unutrašnjeg „smanjivanja“, koji mogu uzrokuju da piramide postanu niže. Skupljanje je moguće i zato što su, kako otkriva rad D. Davidovitsa, stari Egipćani koristili tehnologiju izrade blokova od krhotina kreča, odnosno od „betona“. Upravo slični procesi mogli bi objasniti razlog uništenja piramide Medum, koja se nalazi 50 km južno od Kaira. Stara je 4600 godina, dimenzije osnove su 146 x 146 m, visina 118 m. “Zašto je tako unakaženo?”, pita se V. Zamarovsky “Uobičajene reference na destruktivne efekte vremena i “upotrebu kamena za druge građevine” ovdje nisu prikladne.
Uostalom, većina njegovih blokova i obložnih ploča ostala je na svom mjestu do danas, u ruševinama u njenom podnožju." Kao što ćemo vidjeti, niz odredbi čak nas navodi na pomisao da se i čuvena Keopsova piramida "smežurala". u svakom slučaju, na svim drevnim slikama piramide su šiljaste...
Oblik piramida je također mogao biti generiran imitacijom: neki prirodni uzorci, "čudesno savršenstvo", recimo, neki kristali u obliku oktaedra.
Slični kristali mogu biti dijamantski i zlatni kristali. Veliki broj „preklapajućih“ karakteristika tipičan je za koncepte kao što su faraon, sunce, zlato, dijamant. Svugdje - plemenito, briljantno (briljantno), sjajno, besprijekorno i tako dalje. Sličnosti nisu slučajne.
Solarni kult, kao što je poznato, bio je važan dio religije starog Egipta. „Bez obzira na to kako prevodimo ime najveće piramide“, piše u jednom od modernih priručnika, „Kufuovo nebo“ ili „Kufu prema nebu“, to je značilo da je kralj sunce. Ako je Khufu, u sjaju svoje moći, zamišljao sebe kao drugo sunce, onda je njegov sin Djedef-Ra postao prvi od egipatskih kraljeva koji je sebe nazvao "Raovim sinom", odnosno sinom Sunca. Sunce je, u gotovo svim narodima, simbolizirao „solarni metal“, zlato. "Veliki disk od sjajnog zlata" - tako su Egipćani zvali našu dnevnu svjetlost. Egipćani su savršeno poznavali zlato, poznavali su njegove izvorne oblike, gdje se zlatni kristali mogu pojaviti u obliku oktaedara.
„Sunčev kamen“ — dijamant — takođe je ovde zanimljiv kao „uzorak oblika“. Ime dijamanta došlo je upravo iz arapskog svijeta, "almas" - najtvrđi, najtvrđi, neuništivi. Stari Egipćani su prilično dobro poznavali dijamant i njegova svojstva. Prema nekim autorima, za bušenje su koristili čak i bronzane cijevi sa dijamantskim rezačima.
Danas je glavni dobavljač dijamanata Južna Afrika, ali je i Zapadna Afrika bogata dijamantima. Teritorija Republike Mali se čak naziva i „Dijamantska zemlja“. U međuvremenu, na teritoriji Malija žive Dogoni, s kojima pristalice hipoteze o paleo-posjeti polažu mnoge nade (vidi dolje). Dijamanti nisu mogli biti razlog za kontakte starih Egipćana sa ovim krajem. Međutim, na ovaj ili onaj način, moguće je da su upravo kopiranjem oktaedra dijamanata i zlatnih kristala, stari Egipćani na taj način obogotvorili faraone, “neuništive” poput dijamanta i “sjajne” poput zlata, sinove Sunca, samo usporedive do najdivnijih kreacija prirode.
zaključak:
Proučavajući piramidu kao geometrijsko tijelo, upoznajući se s njenim elementima i svojstvima, uvjerili smo se u opravdanost mišljenja o ljepoti oblika piramide.
Kao rezultat našeg istraživanja, došli smo do zaključka da su ga Egipćani, prikupivši najvrednije matematičko znanje, utjelovili u piramidu. Stoga je piramida zaista najsavršenija kreacija prirode i čovjeka.
BIBLIOGRAFIJA
„Geometrija: Udžbenik. za 7 – 9 razrede. opšte obrazovanje institucije\ itd. - 9. izd. - M.: Obrazovanje, 1999
Istorija matematike u školi, M: “Prosveščenie”, 1982.
Geometrija 10-11 razred, M: “Prosvjeta”, 2000
Peter Tompkins “Tajne Velike Keopsove piramide”, M: “Centropoligraf”, 2005.
Internet resursi
http://veka-i-mig. *****/
http://tambov. *****/vjpusk/vjp025/rabot/33/index2.htm
http://www. *****/enc/54373.html
Nastavljamo sa razmatranjem zadataka uključenih u Jedinstveni državni ispit iz matematike. Već smo proučavali probleme u kojima je zadan uslov i potrebno je pronaći rastojanje između dve date tačke ili ugao.
Piramida je poliedar čija je osnova poligon, preostale strane su trokuti i imaju zajednički vrh.
Pravilna piramida je piramida u čijoj osnovi leži pravilan poligon, a njen vrh je projektovan u centar osnove.
Pravilna četvorougaona piramida - osnova je kvadrat. Vrh piramide je projektovan u tački preseka dijagonala osnove (kvadrata).
ML - apotema
∠MLO - diedarski ugao u osnovi piramide
∠MCO - ugao između bočne ivice i ravni osnove piramide
U ovom članku ćemo pogledati probleme za rješavanje regularne piramide. Morate pronaći neki element, bočnu površinu, volumen, visinu. Naravno, morate znati Pitagorinu teoremu, formulu za površinu bočne površine piramide i formulu za pronalaženje volumena piramide.
U članku "" predstavlja formule koje su potrebne za rješavanje problema u stereometriji. Dakle, zadaci:
SABCD dot O- centar baze,S vrh, SO = 51, A.C.= 136. Pronađite bočnu ivicuS.C..
U ovom slučaju, baza je kvadrat. To znači da su dijagonale AC i BD jednake, da se sijeku i da su popolovljene točkom presjeka. Imajte na umu da u pravilnoj piramidi visina spuštena s njenog vrha prolazi kroz centar osnove piramide. Dakle, SO je visina i trokutSOCpravougaona. Zatim prema Pitagorinoj teoremi:
Kako izvući korijen velikog broja.
Odgovor: 85
Odlučite sami:
U pravilnoj četvorougaonoj piramidi SABCD dot O- centar baze, S vrh, SO = 4, A.C.= 6. Pronađite bočnu ivicu S.C..
U pravilnoj četvorougaonoj piramidi SABCD dot O- centar baze, S vrh, S.C. = 5, A.C.= 6. Odredite dužinu segmenta SO.
U pravilnoj četvorougaonoj piramidi SABCD dot O- centar baze, S vrh, SO = 4, S.C.= 5. Odredite dužinu segmenta A.C..
SABC R- sredina rebra B.C., S- vrh. To je poznato AB= 7, a S.R.= 16. Nađi površinu bočne površine.
Površina bočne površine pravilne trokutaste piramide jednaka je polovini umnoška opsega osnove i apoteme (apotema je visina bočne površine pravilne piramide povučene iz njenog vrha):
Ili možemo reći ovo: površina bočne površine piramide jednaka je zbiru površina triju bočnih lica. Bočne strane pravilne trouglaste piramide su trouglovi jednake površine. U ovom slučaju:
Odgovor: 168
Odlučite sami:
U pravilnoj trouglastoj piramidi SABC R- sredina rebra B.C., S- vrh. To je poznato AB= 1, a S.R.= 2. Nađi površinu bočne površine.
U pravilnoj trouglastoj piramidi SABC R- sredina rebra B.C., S- vrh. To je poznato AB= 1, a površina bočne površine je 3. Nađite dužinu segmenta S.R..
U pravilnoj trouglastoj piramidi SABC L- sredina rebra B.C., S- vrh. To je poznato SL= 2, a površina bočne površine je 3. Nađite dužinu segmenta AB.
U pravilnoj trouglastoj piramidi SABC M. Površina trougla ABC je 25, zapremina piramide je 100. Pronađite dužinu segmenta GOSPOĐA.
Osnova piramide je jednakostranični trougao. Zbog toga Mje centar baze, iGOSPOĐA- visina pravilne piramideSABC. Volumen piramide SABC jednako: pogledajte rješenje
U pravilnoj trouglastoj piramidi SABC medijane baze se seku u tački M. Površina trougla ABC jednako 3, GOSPOĐA= 1. Pronađite zapreminu piramide.
U pravilnoj trouglastoj piramidi SABC medijane baze se seku u tački M. Zapremina piramide je 1, GOSPOĐA= 1. Pronađite površinu trokuta ABC.
Hajde da završimo ovde. Kao što vidite, problemi se rješavaju u jednom ili dva koraka. Ubuduće ćemo razmatrati i druge probleme iz ovog dijela, gdje se daju tijela revolucije, ne propustite!
Želim ti uspjeh!
S poštovanjem, Alexander Krutitskikh.
P.S: Bio bih vam zahvalan ako mi kažete nešto o stranici na društvenim mrežama.
Definicija
Piramida je poliedar sastavljen od poligona \(A_1A_2...A_n\) i \(n\) trokuta sa zajedničkim vrhom \(P\) (koji ne leži u ravni poligona) i stranica nasuprot njemu, koje se poklapaju sa strane poligona.
Oznaka: \(PA_1A_2...A_n\) .
Primjer: pentagonalna piramida \(PA_1A_2A_3A_4A_5\) .
Trokuti \(PA_1A_2, \PA_2A_3\), itd. su pozvani bočne strane piramide, segmenti \(PA_1, PA_2\) itd. – bočna rebra, poligon \(A_1A_2A_3A_4A_5\) – osnovu, tačka \(P\) – top.
Visina piramide su okomite koje se spuštaju od vrha piramide do ravni baze.
Zove se piramida sa trouglom u osnovi tetraedar.
Piramida se zove ispravan, ako je njegova osnova pravilan poligon i ako je ispunjen jedan od sljedećih uslova:
\((a)\) bočne ivice piramide su jednake;
\((b)\) visina piramide prolazi kroz centar kružnice opisane u blizini baze;
\((c)\) bočna rebra su nagnuta prema ravni baze pod istim uglom.
\((d)\) bočne strane su nagnute prema ravni baze pod istim uglom.
Regularni tetraedar je trouglasta piramida, čija su sva lica jednaki jednakostrani trouglovi.
Teorema
Uslovi \((a), (b), (c), (d)\) su ekvivalentni.
Dokaz
Nađimo visinu piramide \(PH\) . Neka je \(\alpha\) ravan osnove piramide.
1) Dokažimo da iz \((a)\) slijedi \((b)\) . Neka \(PA_1=PA_2=PA_3=...=PA_n\) .
Jer \(PH\perp \alpha\), tada je \(PH\) okomito na bilo koju pravu koja leži u ovoj ravni, što znači da su trouglovi pravokutni. To znači da su ovi trokuti jednaki u zajedničkom kraku \(PH\) i hipotenuzi \(PA_1=PA_2=PA_3=...=PA_n\) . Dakle, \(A_1H=A_2H=...=A_nH\) . To znači da su tačke \(A_1, A_2, ..., A_n\) na istoj udaljenosti od tačke \(H\), dakle, leže na istoj kružnici poluprečnika \(A_1H\) . Ovaj krug je, po definiciji, opisan oko poligona \(A_1A_2...A_n\) .
2) Dokažimo da \((b)\) implicira \((c)\) .
\(PA_1H, PA_2H, PA_3H,..., PA_nH\) pravougaona i jednaka na dvije noge. To znači da su i njihovi uglovi jednaki, dakle, \(\ugao PA_1H=\ugao PA_2H=...=\ugao PA_nH\).
3) Dokažimo da \((c)\) implicira \((a)\) .
Slično prvoj tački, trouglovi \(PA_1H, PA_2H, PA_3H,..., PA_nH\) pravougaonog i duž kraka i oštrog ugla. To znači da su i njihove hipotenuze jednake, odnosno \(PA_1=PA_2=PA_3=...=PA_n\) .
4) Dokažimo da \((b)\) implicira \((d)\) .
Jer u pravilnom poligonu centri opisane i upisane kružnice se poklapaju (općenito govoreći, ova tačka se naziva središtem pravilnog mnogougla), tada je \(H\) centar upisane kružnice. Nacrtajmo okomite iz tačke \(H\) na stranice baze: \(HK_1, HK_2\), itd. Ovo su poluprečnici upisane kružnice (po definiciji). Zatim, prema TTP (\(PH\) je okomita na ravan, \(HK_1, HK_2\), itd. su projekcije okomite na stranice) nagnute \(PK_1, PK_2\) itd. okomito na stranice \(A_1A_2, A_2A_3\), itd. respektivno. Dakle, po definiciji \(\ugao PK_1H, \ugao PK_2H\) jednak uglovima između bočnih strana i baze. Jer trokuti \(PK_1H, PK_2H, ...\) su jednaki (kao pravougaoni sa dve strane), zatim uglovi \(\ugao PK_1H, \ugao PK_2H, ...\) su jednaki.
5) Dokažimo da \((d)\) implicira \((b)\) .
Slično četvrtoj tački, trokuti \(PK_1H, PK_2H, ...\) su jednaki (kao pravougaoni duž kraka i oštri ugao), što znači da su segmenti \(HK_1=HK_2=...=HK_n\) jednaka. To znači, po definiciji, \(H\) je centar kružnice upisane u bazu. Ali zato Za pravilne poligone, centri upisanog i opisanog kruga se poklapaju, tada je \(H\) centar opisane kružnice. Chtd.
Posljedica
Bočne strane pravilne piramide su jednaki jednakokraki trouglovi.
Definicija
Visina bočne strane pravilne piramide povučena iz njenog vrha naziva se apothem.
Apoteme svih bočnih strana pravilne piramide su jednake jedna drugoj i također su medijane i simetrale.
Važne napomene
1. Visina pravilne trouglaste piramide pada u tački preseka visina (ili simetrala, ili medijana) osnove (osnova je pravilan trougao).
2. Visina pravilne četvorougaone piramide pada u tački preseka dijagonala osnove (osnova je kvadrat).
3. Visina pravilne šestougaone piramide pada u tački preseka dijagonala osnove (osnova je pravilan šestougao).
4. Visina piramide je okomita na bilo koju pravu liniju koja leži u osnovi.
Definicija
Piramida se zove pravougaona, ako je jedan od njegovih bočnih rubova okomit na ravan baze.
Važne napomene
1. U pravougaonoj piramidi, ivica okomita na osnovu je visina piramide. To jest, \(SR\) je visina.
2. Jer \(SR\) je onda okomito na bilo koju pravu od baze \(\trokut SRM, \trokut SRP\)– pravougli trouglovi.
3. Trouglovi \(\trokut SRN, \trokut SRK\)- takođe pravougaone.
Odnosno, bilo koji trokut formiran od strane ove ivice i dijagonale koja izlazi iz vrha ovog ruba koji leži u osnovi bit će pravokutni.
\[(\Large(\text(Zapremina i površina piramide)))\]
Teorema
Zapremina piramide jednaka je jednoj trećini proizvoda površine osnove i visine piramide: \
Posljedice
Neka je \(a\) stranica baze, \(h\) visina piramide.
1. Zapremina pravilne trouglaste piramide je \(V_(\text(pravokutni trokut.pir.))=\dfrac(\sqrt3)(12)a^2h\),
2. Zapremina pravilne četvorougaone piramide je \(V_(\text(right.four.pir.))=\dfrac13a^2h\).
3. Zapremina pravilne šestougaone piramide je \(V_(\text(right.six.pir.))=\dfrac(\sqrt3)(2)a^2h\).
4. Zapremina pravilnog tetraedra je \(V_(\text(desni tetr.))=\dfrac(\sqrt3)(12)a^3\).
Teorema
Površina bočne površine pravilne piramide jednaka je poluproizvodu perimetra osnove i apoteme.
\[(\Large(\text(Frustum)))\]
Definicija
Razmotrimo proizvoljnu piramidu \(PA_1A_2A_3...A_n\) . Povučemo ravan paralelnu sa osnovom piramide kroz određenu tačku koja leži na bočnoj ivici piramide. Ova ravan će podijeliti piramidu na dva poliedra, od kojih je jedan piramida (\(PB_1B_2...B_n\)), a drugi se zove krnje piramide(\(A_1A_2...A_nB_1B_2...B_n\) ).
Skraćena piramida ima dvije osnove - poligone \(A_1A_2...A_n\) i \(B_1B_2...B_n\) koje su međusobno slične.
Visina skraćene piramide je okomica povučena iz neke tačke gornje osnove na ravan donje osnove.
Važne napomene
1. Sve bočne strane krnje piramide su trapezi.
2. Segment koji povezuje centre osnova pravilne krnje piramide (tj. piramide dobijene poprečnim presjekom pravilne piramide) je visina.
- apothem- visina bočne strane pravilne piramide, koja je povučena iz njenog vrha (osim toga, apotema je dužina okomice, koja se spušta od sredine pravilnog mnogougla na jednu od njegovih stranica);
- bočne strane (ASB, BSC, CSD, DSA) - trouglovi koji se sastaju na vrhu;
- bočna rebra ( AS , B.S. , C.S. , D.S. ) — zajedničke strane bočnih strana;
- vrh piramide (t. S) - tačka koja spaja bočna rebra i koja ne leži u ravni osnove;
- visina ( SO ) - okomiti segment povučen kroz vrh piramide na ravan njene osnove (krajevi takvog segmenta će biti vrh piramide i osnova okomice);
- dijagonalni presjek piramide- presek piramide koji prolazi kroz vrh i dijagonalu osnove;
- baza (A B C D) - poligon koji ne pripada vrhu piramide.
Svojstva piramide.
1. Kada sve bočne ivice imaju istu veličinu, tada:
- lako je opisati krug blizu osnove piramide, a vrh piramide će biti projektovan u centar ovog kruga;
- bočna rebra formiraju jednake kutove s ravninom osnove;
- Štaviše, tačno je i suprotno, tj. kada bočna rebra formiraju jednake uglove sa ravninom osnove, ili kada se krug može opisati oko osnove piramide, a vrh piramide će biti projektovan u centar ove kružnice, to znači da su sve bočne ivice piramide su iste veličine.
2. Kada bočne strane imaju ugao nagiba prema ravni osnove iste vrijednosti, tada:
- lako je opisati krug blizu osnove piramide, a vrh piramide će biti projektovan u centar ovog kruga;
- visine bočnih strana su jednake dužine;
- površina bočne površine jednaka je ½ umnoška opsega baze i visine bočne površine.
3. Sfera se može opisati oko piramide ako se u osnovi piramide nalazi poligon oko kojeg se može opisati kružnica (nužan i dovoljan uslov). Središte sfere će biti tačka preseka ravnina koje prolaze kroz sredine ivica piramide okomitih na njih. Iz ove teoreme zaključujemo da se sfera može opisati i oko bilo koje trouglaste i oko bilo koje pravilne piramide.
4. Sfera se može upisati u piramidu ako se simetralne ravni unutrašnjih diedarskih uglova piramide seku u 1. tački (neophodan i dovoljan uslov). Ova tačka će postati centar sfere.
Najjednostavnija piramida.
Na osnovu broja uglova, osnova piramide se deli na trouglastu, četvorougaonu i tako dalje.
Biće piramida trouglasti, četvorougaona, i tako dalje, kada je osnova piramide trokut, četverougao i tako dalje. Trouglasta piramida je tetraedar - tetraedar. Četverokutni - peterokutni i tako dalje.