Углубление · Сечения призм и пирамид ← M7
Углубление к модулю M7

Сечения призм и пирамид.

Метод следов работает не только для куба. Рассечём призму и пирамиду плоскостью, параллельной основанию: у призмы сечение равно основанию, а у пирамиды — подобно ему и меньше. Переключайте тело и вращайте, чтобы увидеть сечение со всех сторон.

призма= основанию
пирамида~ подобно
∥основанию
SECTIONESпризма · пирамида∥ основанию▰ △ сечение параллельно основанию
№ 00Идея

Сечения — у любого тела

Сечение и метод следов — это не только про куб. Любой многогранник можно рассечь плоскостью, и в разрезе появится многоугольник. У призмы и пирамиды есть особенно наглядные сечения — параллельные основанию. Они показывают, чем эти два семейства различаются: призма «постоянна» по высоте, а пирамида сужается к вершине.

Призма по высоте не меняется, пирамида — сужается. Это видно в сечении. — о двух телах
▰
Интерактив

Призма и пирамида в разрезе

Сечение проведено посередине, параллельно основанию. Переключайте тело кнопкой и вращайте мышью. Сравните форму и размер сечения.

SECTIOтащите, чтобы вращатьсечение посередине▰ △
—

У призмы сечение, параллельное основанию, в точности равно основанию (конгруэнтно ему) — на любой высоте. У пирамиды сечение подобно основанию, но тем меньше, чем выше оно проведено; у самой вершины оно стягивается в точку.

∥
Параллельно основанию

Равно или подобно

Ключевое различие призмы и пирамиды — в том, как ведёт себя сечение по высоте.

▰Призма

Сечение, параллельное основанию, равно основанию на любой высоте. Поэтому объём призмы — просто площадь основания на высоту: $V = S_{\text{осн}}\cdot h$.

△Пирамида

Сечение подобно основанию с коэффициентом, равным доле высоты от вершины. Площадь сечения меняется как квадрат этой доли — отсюда и множитель $\tfrac13$ в объёме $V=\tfrac13 S_{\text{осн}}\cdot h$.

Это свойство — основа метода, которым в Древней Греции и доказывали формулу объёма пирамиды: тело «нарезали» на тонкие параллельные слои-сечения и складывали их площади. Прямой предок интегрального исчисления.

№ 04Метод следов

Наклонные сечения и след

Если плоскость наклонена к основанию, сечение уже не повторяет основание, и его строят полным методом следов — так же, как для куба. Для призмы след секущей плоскости проводят в плоскости основания и продлевают боковые стороны сечения до него; для пирамиды удобно использовать, что боковые рёбра сходятся в вершине, — это даёт дополнительные точки для построения.

Идея остаётся той же, что в модуле M7: найти след, соединять точки в общих гранях, продлевать прямые до пересечений. Меняется только форма тела — метод универсален.

Метод следов один — тела разные. — о сечениях многогранников
№ 05Связи

Куда дальше