Этот урок пройдём через историю в саду: семья строит беседку. Кровля для пирамидальной крыши, уклон крыши и пакет сока в форме тетраэдра на пикнике приведут нас к главным формулам пирамиды: апофема, боковая поверхность, основание высоты, углы и объём.
≈ 45 минутГлав: 4Заданий ДИМ: 7материал 10–11 классовСемья строит в саду беседку. Четыре столба стоят в вершинах квадрата, а крыша будет в форме правильной четырёхугольной пирамиды: основание 4 м × 4 м, высота 1,5 м.
Кровельный материал продаётся квадратными метрами. Сколько материала нужно на четыре треугольных ската? (Запас на края не учитываем.)
Вершина крыши на 1,5 м выше центра основания; красный пунктир — высота треугольного ската.Сначала предположиКак ты думаешь, сколько квадратных метров кровли нужно? Выбери ответ — посчитаем вместе во 2-й главе.
Глава 1Многогранник, одна грань которого — n-угольник (основание), а остальные n граней — треугольники с общей вершиной (боковые грани), называется пирамидой. Общая вершина — вершина пирамиды, отрезки, соединяющие её с вершинами основания, — боковые рёбра. Перпендикуляр, опущенный из вершины на плоскость основания, — высота пирамиды.
Правильная пирамидаПирамида, основание которой — правильный многоугольник, а высота падает в центр основания, называется правильной. Её боковые рёбра равны, боковые грани — конгруэнтные равнобедренные треугольники. Высота боковой грани, проведённая из вершины, — апофема. Треугольная пирамида, все рёбра которой равны, — правильный тетраэдр.
В правильной четырёхугольной пирамиде O — центр квадрата (точка пересечения диагоналей), M — середина AB.На рисунке спрятаны три прямоугольных треугольника, и большинство экзаменационных задач решается с их помощью: SOM (высота, апофема и радиус вписанной в основание окружности), SOC (высота, боковое ребро и радиус описанной окружности), SMB (половина боковой грани).
ПодсчётУ n-угольной пирамиды n + 1 вершин, 2n рёбер и n + 1 граней.
Пример 1У пирамиды 14 рёбер. Сколько у неё вершин и граней?
n рёбер лежат в основании, ещё n — боковые рёбра.
У пирамиды 11 граней. Сколько у неё рёбер?
n + 1 = 11; рёбер 2n.
Глава 2Если развернуть поверхность пирамиды на плоскость, получим основание и примыкающие к каждой его стороне треугольники — это развёртка пирамиды. Площадь боковой поверхности — сумма площадей боковых граней. В правильной пирамиде все боковые грани равны, и площадь каждой равна ½ · a · hап.
ТеоремаПлощадь боковой поверхности правильной пирамиды равна половине произведения периметра основания на апофему; полная поверхность — сумма боковой поверхности и площади основания:
Sбок = ½ · Pосн · hап, Sполн = Sбок + Sосн
ИсторияВернёмся к крыше беседки. Апофему находим из треугольника SOM: SO = 1,5 м, OM = 4 : 2 = 2 м, значит, hап = √(1,5² + 2²) = 2,5 м. Площадь крыши: S = ½ · 16 · 2,5 = 20 м². Если перепутать высоту с апофемой и взять 1,5 м, получится 12 м² — кровли не хватит.
Пример 2Сторона основания правильной четырёхугольной пирамиды равна 6, высота — 4. Найдите площадь полной поверхности.
В треугольнике SOM OM — половина стороны основания: 6 : 2 = 3.
Сторона основания правильной треугольной пирамиды 6, апофема 5. Найдите площадь боковой поверхности.
½ · 18 · 5.
Так спрашивают на экзаменеДИМ · 09.03.2025Площадь полной поверхности правильной пирамиды, развёртка которой дана на рисунке, равна 360. Найдите длину апофемы.
Рисунок меняется вместе с шагами.Из полной поверхности вычитаем основание: у пирамиды одно основание.
I способ: по развёртке основание пирамиды — четырёхугольник; так как пирамида правильная, её основание — квадрат. Так как S_осн = 100, сторона основания a=10S_бок = S_полн − S_осн = 360 − 100 = 260Так как боковая поверхность состоит из четырёх конгруэнтных треугольников,S_бок.гр = S_Δ = 260/4 = 65S_Δ = ½·a·h_ап ⇒ h_ап = 2S_Δ/a = 2·65/10 = 13II способ: по развёртке основание пирамиды — четырёхугольник; так как пирамида правильная, её основание — квадрат.Так как S_осн = 100, сторона основания a=10S_бок = S_полн − S_осн = 360 − 100 = 260S_бок = ½·P_осн·h_ап ⇒ h_ап = 2S_бок/P_осн = 2·260/40 = 13Источник: пояснение ДИМ (перевод с азербайджанского) — 09.03.2025, выпускной экзамен (PDF)Глава 3
Крыша готова. В первый дождь мастер смотрит на уклон крыши: чтобы вода хорошо стекала, скат должен образовывать с горизонтальной плоскостью угол не меньше 30°.
Высота крыши 1,5 м, от центра основания до середины переднего края 2 м. Каков угол φ между скатом и горизонтальной плоскостью?
Высота, апофема и её проекция на основание образуют прямоугольный треугольник; φ — линейный угол двугранного угла при основании.Куда падает высота?1) Если все боковые рёбра пирамиды равны или образуют с основанием равные углы, высота падает в центр описанной окружности основания. 2) Если все боковые грани образуют с основанием равные двугранные углы, высота падает в центр вписанной окружности основания.
Если боковые рёбра равны, равны и их проекции (R); если грани наклонены одинаково, расстояния от O до сторон равны (r).В правильной пирамиде оба центра совпадают. Линейный угол двугранного угла при основании — угол между апофемой и отрезком r в треугольнике, образованном высотой, апофемой и r: tg φ = h / r. Угол бокового ребра с основанием находят по tg β = h / R.
ИсторияДля крыши h = 1,5 м, r = 2 м. Значит, tg φ = 1,5 / 2 = 0,75, т. е. φ ≈ 37°. Так как tg 30° ≈ 0,58 < 0,75, уклон достаточный: вода будет стекать свободно. Кстати, угловые стропила крыши — боковые рёбра — имеют длину √(1,5² + (2√2)²) = √10,25 ≈ 3,2 м.
В лаборатории меняй сторону основания и высоту крыши: вместе меняются апофема, боковое ребро, угол, боковая поверхность и объём. Как меняется угол φ при увеличении высоты?
Лаборатория · меняй размеры крышиa — сторона основания, м4h — высота, м1.5Пример 3Сторона основания правильной четырёхугольной пирамиды 6√2, боковое ребро 10. Найдите высоту.
Высота падает в центр квадрата; расстояние от центра до вершины — половина диагонали.
Сторона основания правильной четырёхугольной пирамиды 8, двугранный угол при основании 45°. Найдите высоту пирамиды.
r = 8 : 2 = 4, h = r · tg 45°.
Так спрашивают на экзаменеДИМ · 13.07.2025Высота правильной треугольной пирамиды равна 4 см, сторона основания — 8 см. Сколько градусов составляет двугранный угол при основании этой пирамиды?
Рисунок меняется вместе с шагами.SD ⊥ BC (медиана равнобедренного SBC), ED ⊥ BC (AD — медиана и высота).
ED — радиус вписанной окружности: r = a/(2√3).
Пусть SE — высота пирамиды, SD — апофема, а двугранный угол SDE равен α. Точка E — точка пересечения медиан основания ABC пирамиды SABC. Тогда ED = (1/3)AD = (1/3) · 8√3/2 = 4√3/3, tan α = SE/ED = 4/(4√3/3) = √3 ⇒ α = 60°.Источник: пояснение ДИМ (перевод с азербайджанского) — 13.07.2025, I группа специальностей (PDF)Глава 4
Беседка готова, и семья устраивает в ней первый пикник. На стол ставят пакеты сока в форме правильного тетраэдра. Каждое ребро пакета 12 см, а на нём написано «200 мл».
Младший брат сомневается: поместятся ли 200 мл в такой маленький пакет? Каков объём пакета?
Пакет сока — правильный тетраэдр: четыре грани — равносторонние треугольники, ребро 12 см.ТеоремаОбъём пирамиды равен трети произведения площади основания на высоту — трети объёма призмы с тем же основанием и той же высотой. Для правильного тетраэдра с ребром a V = a³√2/12.
V = ⅓ · Sосн · h
Формула для тетраэдра получается из общей: основание — равносторонний треугольник (S = a²√3/4), высота падает в центр описанной окружности (R = a/√3), значит, h = √(a² − a²/3) = a√(2/3).
ИсторияДля пакета V = 12³ · √2 / 12 = 144√2 ≈ 204 см³. Так как 1 мл = 1 см³, в пакет помещается даже немного больше — надпись «200 мл» верна. Заметь: хотя ребро 12 см, объём пакета меньше объёма куба с ребром 6 см (216 см³).
Так спрашивают на экзаменеДИМ · 12.07.2026Найдите объём правильного тетраэдра, все рёбра которого равны 3√2.
Рисунок меняется вместе с шагами.Боковые рёбра тетраэдра равны — высота падает в центр описанной окружности.
Обозначим длину рёбер тетраэдра через a. Опустим из вершины S тетраэдра перпендикуляр SO на плоскость основания ABC. Так как высота пирамиды с равными боковыми рёбрами падает в центр окружности, описанной около основания, AO = R = a/√3. По теореме Пифагора из треугольника SAO SO² = H² = SA² − AO² = a² − R² = a² − a²/3 = (2/3)a² ⇒ H = a√(2/3). По формуле объёма тетраэдра получаем V = ⅓·S_осн·H = ⅓·(a²√3/4)·a√(2/3) = (a³/12)√2. Учитывая, что a = 3√2, объём тетраэдра равен V = (3√2)³√2/12 = 9.Источник: пояснение ДИМ (перевод с азербайджанского) — 12.07.2026, I группа специальностей (PDF)Проверь себя
Сторона основания правильной четырёхугольной пирамиды 6, высота 5. Найдите объём.
⅓ · 36 · 5.
Так спрашивают на экзаменеДИМ · 07.06.2026Все боковые рёбра пирамиды SABC образуют с плоскостью основания углы 60°, SA=8 см. Если основание пирамиды — равнобедренный прямоугольный треугольник ABC, найдите её объём.
Рисунок меняется вместе с шагами.A) 64√3/3 см³B) 128√3/3 см³C) 128√3 см³D) 64√3 см³E) 98√3/3 см³Центр окружности, описанной около прямоугольного треугольника, — середина гипотенузы.
Катет AH лежит против угла 30°.
Пусть ∠C = 90° и AC=BC=2x. AB² = 4x² + 4x² = 8x²; AB = 2√2x. Известно, что если … рёбра пирамиды образуют с плоскостью основания углы 60°, то … высота падает в центр окружности, описанной около основания. Значит, точка H — середина гипотенузы AB. Тогда в △ASH AH = ½AS = 4 и SH = h = 4√3. AH = 4 ⇒ AB = 2·AH = 8. По теореме Пифагора AC² + BC² = AB²; AC² + AC² = 64; AC² = 32. S_ABC = ½·AC·BC = ½·AC² = ½·32 = 16; V = ⅓·S_ABC·h = ⅓·16·4√3 = 64√3/3.Источник: пояснение ДИМ (перевод с азербайджанского) — 07.06.2026, I группа специальностей (PDF)
Любую грань треугольной пирамиды можно считать основанием. Это особенно удобно, когда три ребра, выходящие из одной вершины, попарно перпендикулярны: тогда два ребра — катеты треугольника основания, а третье — высота, и V = (1/6) · a · b · c.
Так спрашивают на экзаменеДИМ · 25.05.2025Из куба объёмом 729 см³ вырезана пирамида DABC с рёбрами AB = 4 см, AC = 7 см. Найдите объём оставшейся части куба.
Рисунок меняется вместе с шагами.A) 627 см³B) 603 см³C) 701 см³D) 664 см³E) 687 см³Рёбра куба, выходящие из одной вершины, попарно перпендикулярны.
Сначала находится ребро куба: V_куб = a³ → a³ = 729см³ → a = 9см. Основание вырезанной из куба пирамиды DABC — прямоугольный треугольник с катетами AB и AC, а высота равна AD. По условию AB = 4 см, AC = 7 см и AD = 9 см; с учётом этого по известной формуле находится объём пирамиды: V_пирамиды = (1/3)·S_BAC·AD = (1/3)·(1/2)·AB·AC·AD = (1/6)·4·7·9 = 42(см³). Затем из объёма куба вычитается объём вырезанной пирамиды и находится объём оставшейся части: V_ост = V_куб − V_пирамиды = 729см³ − 42см³ = 687см³Источник: пояснение ДИМ (перевод с азербайджанского) — 25.05.2025, II группа специальностей (PDF)Практикум
Дана развёртка четырёхугольной пирамиды, все рёбра которой равны. Если AB = (12 + 12√3) см, найдите объём этой пирамиды.
На рисунке: к каждой стороне квадрата примыкает равносторонний треугольник; A — вершина верхнего, B — нижнего треугольника, AB проходит через середину квадрата.
Открытое задание: запиши ответ сам.
Ответ и пояснение ДИМОтвет: 288√2 см³.
I способ: … в равностороннем треугольнике APK h = (x/2)√3; AB = x√3 + x; 12(1 + √3) = x(1 + √3); x = 12(см); OF = (1/2)·12 = 6(см); AF = 6√3(см); h = AO = √(36·3 − 36) = √(36·2) = 6√2(см); V = (1/3)·S_осн·h = (1/3)·144·6√2 = 288√2(см³). II способ: … OP = (1/2)·MP = (1/2)·√(12² + 12²) = 6√2(см); AO = h = √(AP² − OP²) = √(12² − 36·2) = 6√2(см); V = (1/3)·S_осн·h = (1/3)·144·6√2 = 288√2(см³)Источник: пояснение ДИМ (перевод с азербайджанского) — 19.04.2026, выпускной экзамен (экстернат) (PDF)ДИМ · 05.07.2026
Длины боковых рёбер треугольной пирамиды равны √2 см, √3 см и 3√6 см, и они попарно перпендикулярны. Найдите объём пирамиды.
A) 2√3 см³B) 6 см³C) 3√6 см³D) 3√2 см³E) 3 см³Ответ и пояснение ДИМОтвет: 3 см³ (вариант E).
… грань треугольной пирамиды можно рассматривать как основание. Тогда, если два из данных в условии боковых рёбер (например, √2 и √3) принять за стороны основания, третье боковое ребро (3√6) будет высотой пирамиды. h = 3√6, S_осн = ½·√2·√3 = √6/2, V = ⅓·S_осн·h, V = ⅓·(√6/2)·3√6 = 3(см³)Источник: пояснение ДИМ (перевод с азербайджанского) — 05.07.2026, II группа специальностей (PDF)Итоги
Это объём призмы. Для пирамиды обязателен множитель ⅓: V = ⅓ · S · h.
«Апофема — это высота пирамиды»Апофема — высота боковой грани, она всегда длиннее высоты пирамиды: hап² = h² + r².
«В правильной треугольной пирамиде расстояние от центра до стороны — половина медианы»Медианы делятся в отношении 2 : 1: от центра до стороны — ⅓, до вершины — ⅔ медианы (r = a√3/6, R = a√3/3).
«Полная поверхность = боковая + 2 основания»У пирамиды только одно основание: Sполн = Sбок + Sосн.
ИтогиЗадания расположены от простых к сложным. Сначала реши сам, потом выбери вариант; пояснение откроется после ответа.
1 · Уровень 1Площадь основания пирамиды 12, высота 5. Объём:
⅓ · 12 · 5 = 20.
2 · Уровень 1Сторона основания правильной четырёхугольной пирамиды 6, апофема 5. Площадь боковой поверхности:
½ · 24 · 5 = 60.
3 · Уровень 2Сторона основания правильной четырёхугольной пирамиды 6, высота 4. Апофема:
√(4² + 3²) = 5; а √34 — боковое ребро.
4 · Уровень 2Все боковые рёбра пирамиды равны 10, основание — прямоугольный треугольник с катетами 6 и 8. Высота:
Высота падает в середину гипотенузы: R = 5, h = √(100 − 25) = 5√3.
5 · Уровень ДИМОбъём правильного тетраэдра с ребром 6:
216 · √2 / 12 = 18√2.
6 · Уровень ДИМОт куба с ребром 6 плоскостью через концы трёх рёбер, выходящих из одной вершины, отрезают пирамиду. Объём оставшейся части куба:
Пирамида: (1/6) · 6 · 6 · 6 = 36; 216 − 36 = 180.
Экзаменационные задания и официальные пояснения — ДИМ (PDF на азербайджанском языке, в уроке — в переводе):
История, сцены, примеры, задания «Проверь себя» и «Самостоятельная работа» — наши, не из материалов ДИМ. Задания и пояснения ДИМ даны в переводе с азербайджанского; знак «…» обозначает пропущенную часть.