Formule

Formule

Piramida hexagonală regulată are baza un hexagon regulat de latură \( l \), format din 6 triunghiuri echilaterale, iar vârful se proiectează în centrul hexagonului. Formulele principale: \( a_b = \dfrac{l\sqrt{3}}{2} \), \( A_b = \dfrac{3l^2\sqrt{3}}{2} \), \( A_l = 3l \cdot a_p \) și \( V = \dfrac{l^2\sqrt{3} \cdot h}{2} \).

Elementele piramidei hexagonale regulate

Fie piramida \( VABCDEF \) cu baza hexagonul regulat \( ABCDEF \), centrul \( O \) și \( M \) mijlocul laturii \( CD \). Diagonalele mari ale hexagonului trec prin \( O \) și îl împart în 6 triunghiuri echilaterale de latură \( l \), de aceea raza cercului circumscris este chiar \( R = l \).

VABCDEFOMhapabR
ElementNotațieFormula
Aria bazei\( A_b \)\( 6 \cdot \dfrac{l^2\sqrt{3}}{4} = \dfrac{3l^2\sqrt{3}}{2} \)
Perimetrul bazei\( P_b \)\( 6l \)
Apotema bazei\( a_b = OM \)\( \dfrac{l\sqrt{3}}{2} \) (înălțimea triunghiului echilateral \( OCD \))
Raza cercului circumscris\( R = OA \)\( l \)
Diagonala mare\( AD \)\( 2l \)
Diagonala mică\( AC \)\( l\sqrt{3} \)
Apotema piramidei\( a_p = VM \)\( \sqrt{h^2 + \dfrac{3l^2}{4}} \)
Muchia laterală\( m_l = VA \)\( \sqrt{h^2 + l^2} \)

Relațiile Pitagora

\[ \triangle VOM:\quad a_p^2 = h^2 + \frac{3l^2}{4} \] \[ \triangle VOA:\quad m_l^2 = h^2 + l^2 \] \[ \triangle VMD:\quad m_l^2 = a_p^2 + \frac{l^2}{4} \]

Toate trei vin din teorema lui Pitagora. Pentru că \( R = l \), muchia laterală este întotdeauna mai mare decât latura bazei: \( m_l \gt l \).

Formulele ariilor și volumului

\[ A_l = \frac{P_b \cdot a_p}{2} = \frac{6l \cdot a_p}{2} = 3l \cdot a_p \] \[ A_t = A_l + A_b = 3l \cdot a_p + \frac{3l^2\sqrt{3}}{2} \] \[ V = \frac{A_b \cdot h}{3} = \frac{3l^2\sqrt{3}}{2} \cdot \frac{h}{3} = \frac{l^2\sqrt{3} \cdot h}{2} \]

Unghiuri și secțiuni

  • Fața laterală cu planul bazei: \( \operatorname{tg} \angle VMO = \dfrac{h}{a_b} = \dfrac{2h}{l\sqrt{3}} \).
  • Muchia laterală cu planul bazei: \( \operatorname{tg} \angle VAO = \dfrac{h}{l} \).
  • Secțiunea prin diagonala mare \( VAD \): triunghi isoscel cu baza \( 2l \) și înălțimea \( h \), deci \( A_{VAD} = l \cdot h \).
  • Secțiunea prin diagonala mică \( VAC \): triunghi isoscel cu baza \( l\sqrt{3} \) și laturile \( m_l \).

Greșeli frecvente

  • Aria bazei scrisă \( \dfrac{l^2\sqrt{3}}{4} \) (un singur triunghi) în loc de \( \dfrac{3l^2\sqrt{3}}{2} \) (șase triunghiuri).
  • Apotema bazei confundată cu raza: \( a_b = \dfrac{l\sqrt{3}}{2} \), iar \( R = l \).
  • Uitarea împărțirii la 3 în volum; formula simplificată \( V = \dfrac{l^2\sqrt{3} \cdot h}{2} \) conține deja această împărțire.

Întrebări frecvente

Care este formula volumului piramidei hexagonale regulate? \( V = \dfrac{A_b \cdot h}{3} \), cu \( A_b = \dfrac{3l^2\sqrt{3}}{2} \), adică \( V = \dfrac{l^2\sqrt{3} \cdot h}{2} \). Pentru \( l = 6 \) cm și \( h = 9 \) cm, \( V = 162\sqrt{3}\ \text{cm}^3 \).

Cât este apotema bazei la piramida hexagonală regulată? \( a_b = \dfrac{l\sqrt{3}}{2} \): este înălțimea unuia dintre cele 6 triunghiuri echilaterale în care diagonalele mari împart hexagonul.

Cum calculez aria laterală a piramidei hexagonale regulate? \( A_l = 3l \cdot a_p \), adică de 6 ori aria unei fețe laterale \( \dfrac{l \cdot a_p}{2} \). Apotema piramidei se află din \( a_p^2 = h^2 + \dfrac{3l^2}{4} \).

Poate avea piramida hexagonală regulată toate muchiile egale? Nu. Din \( m_l^2 = h^2 + l^2 \) rezultă că muchia laterală este mereu mai mare decât latura bazei; dacă ar fi egale, înălțimea ar fi 0 și piramida ar fi plată.

Pagini conexe

Calculează rapid: calculator arie și volum pentru corpuri geometrice — introduci dimensiunile, primești ariile și volumul cu toți pașii.

Exersează: fișă de lucru — piramida regulată, clasa a 8-a, fișă corpuri geometrice — arii și volume și probleme tip Evaluare Națională — geometrie în spațiu, toate cu răspunsuri.

Exemple

Exemple rezolvate

Exemplul 1. O piramidă hexagonală regulată are latura bazei 6 cm și înălțimea 9 cm. Calculați apotema piramidei, muchia laterală, aria totală și volumul.

Rezolvare. \( a_b = \dfrac{6\sqrt{3}}{2} = 3\sqrt{3} \) cm, \( a_p = \sqrt{81 + 27} = \sqrt{108} = 6\sqrt{3} \) cm. \( m_l = \sqrt{81 + 36} = \sqrt{117} = 3\sqrt{13} \) cm. \( A_l = 3 \cdot 6 \cdot 6\sqrt{3} = 108\sqrt{3}\ \text{cm}^2 \), \( A_b = \dfrac{3 \cdot 36\sqrt{3}}{2} = 54\sqrt{3}\ \text{cm}^2 \), \( A_t = 162\sqrt{3}\ \text{cm}^2 \). \( V = \dfrac{54\sqrt{3} \cdot 9}{3} = 162\sqrt{3}\ \text{cm}^3 \).

Exemplul 2 (se dă muchia laterală). Latura bazei este 4 cm, iar muchia laterală 5 cm. Aflați înălțimea, apotema piramidei, aria laterală și volumul.

Rezolvare. \( R = l = 4 \), deci \( h = \sqrt{25 - 16} = 3 \) cm. \( a_p = \sqrt{25 - 4} = \sqrt{21} \) cm (verificare: \( 9 + 12 = 21 \)). \( A_l = 3 \cdot 4 \cdot \sqrt{21} = 12\sqrt{21}\ \text{cm}^2 \), \( A_b = 24\sqrt{3}\ \text{cm}^2 \), \( V = \dfrac{24\sqrt{3} \cdot 3}{3} = 24\sqrt{3}\ \text{cm}^3 \).

Exemplul 3 (unghi diedru). Latura bazei este 8 cm, iar fețele laterale fac \( 60^\circ \) cu planul bazei. Calculați înălțimea, aria totală și volumul.

Rezolvare. \( a_b = 4\sqrt{3} \) cm, \( h = 4\sqrt{3} \cdot \operatorname{tg} 60^\circ = 12 \) cm, \( a_p = \dfrac{4\sqrt{3}}{\cos 60^\circ} = 8\sqrt{3} \) cm. \( A_l = 3 \cdot 8 \cdot 8\sqrt{3} = 192\sqrt{3} \), \( A_b = 96\sqrt{3} \), \( A_t = 288\sqrt{3}\ \text{cm}^2 \). \( V = \dfrac{96\sqrt{3} \cdot 12}{3} = 384\sqrt{3}\ \text{cm}^3 \).

Exemplul 4 (secțiunea diagonală). Latura bazei este 6 cm și înălțimea 8 cm. Aflați muchia laterală, aria secțiunii \( VAD \) și sinusul unghiului dintre muchia laterală și planul bazei.

Rezolvare. \( m_l = \sqrt{64 + 36} = 10 \) cm. \( AD = 12 \) cm, \( A_{VAD} = \dfrac{12 \cdot 8}{2} = 48\ \text{cm}^2 \) (triunghi cu laturile 10, 10, 12). \( \sin \angle VAO = \dfrac{h}{m_l} = \dfrac{8}{10} = \dfrac{4}{5} \).

Exemplul 5 (se dă volumul). O piramidă hexagonală regulată cu latura bazei 4 cm are volumul \( 96\sqrt{3}\ \text{cm}^3 \). Aflați înălțimea.

Rezolvare. \( A_b = \dfrac{3 \cdot 16\sqrt{3}}{2} = 24\sqrt{3} \), \( h = \dfrac{3V}{A_b} = \dfrac{288\sqrt{3}}{24\sqrt{3}} = 12 \) cm.

Exerciții

Exerciții propuse

  1. O piramidă hexagonală regulată are \( l = 2 \) cm și \( h = 3 \) cm. Calculați apotema piramidei, aria totală și volumul.
  2. Latura bazei este 10 cm, iar muchia laterală 26 cm. Aflați înălțimea și volumul.
  3. Latura bazei este 6 cm, iar apotema piramidei 6 cm. Aflați înălțimea, aria totală și volumul.
  4. Latura bazei este \( 4\sqrt{3} \) cm, iar muchiile laterale fac \( 45^\circ \) cu planul bazei. Aflați înălțimea, muchia laterală și volumul.
  5. Latura bazei este 5 cm și înălțimea 12 cm. Aflați muchia laterală și aria secțiunii prin diagonala mare.
Răspunsuri
  1. \( a_b = \sqrt{3} \), \( a_p = 2\sqrt{3} \) cm, \( A_t = 12\sqrt{3} + 6\sqrt{3} = 18\sqrt{3}\ \text{cm}^2 \), \( V = 6\sqrt{3}\ \text{cm}^3 \).
  2. \( h = \sqrt{676 - 100} = 24 \) cm, \( A_b = 150\sqrt{3} \), \( V = 1200\sqrt{3}\ \text{cm}^3 \).
  3. \( a_b = 3\sqrt{3} \), \( h = \sqrt{36 - 27} = 3 \) cm, \( A_t = 108 + 54\sqrt{3}\ \text{cm}^2 \), \( V = 54\sqrt{3}\ \text{cm}^3 \).
  4. \( h = R = 4\sqrt{3} \) cm, \( m_l = 4\sqrt{6} \) cm, \( A_b = 72\sqrt{3} \), \( V = 288\ \text{cm}^3 \).
  5. \( m_l = \sqrt{144 + 25} = 13 \) cm, \( A_{VAD} = \dfrac{10 \cdot 12}{2} = 60\ \text{cm}^2 \).
Actualizat la
Testează-te la acest capitol Grile din subiecte oficiale de Evaluare Națională, cu scor și explicații →
Publicitate