Задание 3 ЕГЭ: пирамида — формулы, метод решения и разбор примеров
Задачи (69)
- № 901… В правильной треугольной пирамиде SABC с вершиной S биссектрисы треугольника ABC пересекаются в точке O. Площадь треугольника ABC равна 2;с разбором
- № 902… В правильной треугольной пирамиде SABC медианы основания ABC пересекаются в точке O. Площадь треугольника ABC равна 9; объем пирамиды равес разбором
- № 903… В правильной треугольной пирамиде SABC медианы основания ABC пересекаются в точке O. Площадь треугольника ABC равна 2; объем пирамиды равес разбором
- № 904… В правильной треугольной пирамиде SABC медианы основания ABC пересекаются в точке O. Площадь треугольника ABC равна 2, объем пирамиды равес разбором
- № 905… В правильной треугольной пирамиде SABC медианы основания ABC пересекаются в точке O. Площадь треугольника ABC равна 4; объем пирамиды равес разбором
- № 911… В правильной четырехугольной пирамиде SABCD точка O — центр основания, S — вершина, … … Найдите боковое ребро …с разбором
- № 912… В правильной четырехугольной пирамиде SABCD точка O — центр основания, S — вершина, SB = 13, AC = 24. Найдите длину отрезка SO.с разбором
- № 913… В правильной четырехугольной пирамиде SABCD точка O — центр основания, S — вершина, … … Найдите боковое ребро …с разбором
- № 914… В правильной четырехугольной пирамиде SABCD точка O — центр основания, S — вершина, … … Найдите длину отрезка …с разбором
- № 915… В правильной четырехугольной пирамиде SABCD точка O — центр основания, S — вершина, SO = 12, BD = 18. Найдите боковое ребро …с разбором
- № 920… В правильной треугольной пирамиде SABC точка M — середина ребра AB, S — вершина. Известно, что BC = 3, а площадь боковой поверхности пирамс разбором
- № 921… В правильной треугольной пирамиде SABC точка L — середина ребра AC, S — вершина. Известно, что BC = 6, а SL = 5. Найдите площадь боковой пс разбором
- № 922… В правильной треугольной пирамиде SABC точка K — середина ребра BC, S — вершина. Известно, что SK = 4, а площадь боковой поверхности пирамс разбором
- № 923… В правильной треугольной пирамиде SABC P — середина ребра AB, S — вершина. Известно, что BC = 5, а SP = 6. Найдите площадь боковой поверхнс разбором
- № 924… В правильной треугольной пирамиде SABC точка Q — середина ребра AB, S — вершина. Известно, что BC = 7, а площадь боковой поверхности пирамс разбором
- № 27069… Стороны основания правильной четырехугольной пирамиды равны 10, боковые ребра равны 13. Найдите площадь поверхности этой пирамиды.с разбором
- № 27070… Стороны основания правильной шестиугольной пирамиды равны 10, боковые ребра равны 13. Найдите площадь боковой поверхности этой пирамиды.с разбором
- № 27074… Объем параллелепипеда … равен 9. Найдите объем треугольной пирамиды …с разбором
- № 27085… Во сколько раз увеличится объем правильного тетраэдра, если все его ребра увеличить в два раза?с разбором
- № 27086… Основанием пирамиды является прямоугольник со сторонами 3 и 4. Ее объем равен 16. Найдите высоту этой пирамиды.с разбором
- № 27087… Найдите объем правильной треугольной пирамиды, стороны основания которой равны 1, а высота равна …с разбором
- № 27088… Найдите высоту правильной треугольной пирамиды, стороны основания которой равны 2, а объем равен …с разбором
- № 27089… Во сколько раз увеличится объем пирамиды, если ее высоту увеличить в четыре раза?с разбором
- № 27109… В правильной четырехугольной пирамиде высота равна 6, боковое ребро равно 10. Найдите ее объем.с разбором
- № 27110… Основанием пирамиды служит прямоугольник, одна боковая грань перпендикулярна плоскости основания, а три другие боковые грани наклонены к пс разбором
- № 27111… Боковые ребра треугольной пирамиды взаимно перпендикулярны, каждое из них равно 3. Найдите объем пирамиды.с разбором
- № 27113… Объем треугольной пирамиды SABC, являющейся частью правильной шестиугольной пирамиды … равен 1. Найдите объем шестиугольной пирамиды.с разбором
- № 27114… Объем правильной четырехугольной пирамиды SABCD равен 12. Точка E — середина ребра SB. Найдите объем треугольной пирамиды EABC.с разбором
- № 27115… От треугольной пирамиды, объем которой равен 12, отсечена треугольная пирамида плоскостью, проходящей через вершину пирамиды и среднюю линс разбором
- № 27116Объем треугольной пирамиды равен 15. Плоскость проходит через сторону основания этой пирамиды и пересекает противоположное боковое ребро в тс разбором
- № 27131… Во сколько раз увеличится площадь поверхности правильного тетраэдра, если все его ребра увеличить в два раза?с разбором
- № 27155Найдите площадь поверхности правильной четырехугольной пирамиды, стороны основания которой равны 6 и высота равна 4.с разбором
- № 27157… Во сколько раз увеличится площадь поверхности октаэдра, если все его ребра увеличить в 3 раза?с разбором
- № 27171… Найдите площадь боковой поверхности правильной четырехугольной пирамиды, сторона основания которой равна 6 и высота равна 4.с разбором
- № 27172Во сколько раз увеличится площадь поверхности пирамиды, если все ее ребра увеличить в 2 раза?с разбором
- № 27175… Ребра тетраэдра равны 1. Найдите площадь сечения, проходящего через середины четырех его ребер.с разбором
- № 27176… Найдите объем пирамиды, высота которой равна 6, а основание — прямоугольник со сторонами 3 и 4.с разбором
- № 27178… В правильной четырехугольной пирамиде высота равна 12, объем равен 200. Найдите боковое ребро этой пирамиды.с разбором
- № 27179… Сторона основания правильной шестиугольной пирамиды равна 2, боковое ребро равно 4. Найдите объем пирамиды.с разбором
- № 27180… Объем правильной шестиугольной пирамиды равен 6. Сторона основания равна 1. Найдите боковое ребро.с разбором
- № 27181… Сторона основания правильной шестиугольной пирамиды равна 4, а угол между боковой гранью и основанием равен 45°. Найдите объем пирамиды.с разбором
- № 27182… Объем параллелепипеда … равен 12. Найдите объем треугольной пирамиды …с разбором
- № 27184… Объем куба равен 12. Найдите объем четырехугольной пирамиды, основанием которой является грань куба, а вершиной — центр куба.с разбором
- № 77154… Найдите объем параллелепипеда … если объем треугольной пирамиды … равен 3.с разбором
- № 245353… Найдите объем пирамиды, изображенной на рисунке. Ее основанием является многоугольник, соседние стороны которого перпендикулярны, а одно ис разбором
- № 284348В правильной четырехугольной пирамиде SABCD точка O — центр основания, S вершина, SO = 4, AC = 6. Найдите боковое ребро SC.с разбором
- № 284349В правильной четырехугольной пирамиде SABCD точка O — центр основания, S — вершина, … … Найдите длину отрезка …с разбором
- № 284350В правильной четырехугольной пирамиде SABCD точка O — центр основания, S — вершина, … … Найдите длину отрезка …с разбором
- № 284351В правильной треугольной пирамиде SABC точка R — середина ребра BC, S — вершина. Известно, что AB = 1, а SR = 2. Найдите площадь боковой повс разбором
- № 284352В правильной треугольной пирамиде SABC точка N — середина ребра BC, S — вершина. Известно, что AB = 1, а площадь боковой поверхности равна 3с разбором
- № 284353В правильной треугольной пирамиде SABC точка L — середина ребра BC, S — вершина. Известно, что SL = 2, а площадь боковой поверхности равна 3с разбором
- № 284354В правильной треугольной пирамиде SABC медианы основания пересекаются в точке M. Площадь треугольника ABC равна 3, объем пирамиды равен 1. Нс разбором
- № 284355В правильной треугольной пирамиде SABC медианы основания пересекаются в точке M. Площадь треугольника ABC равна 3, MS = 1. Найдите объем пирс разбором
- № 284356В правильной треугольной пирамиде SABC медианы основания пересекаются в точке P. Объем пирамиды равен 1, PS = 1. Найдите площадь треугольникс разбором
- № 318146В правильной четырёхугольной пирамиде SABCD с основанием ABCD боковое ребро SA равно 5, сторона основания равна … Найдите объём пирамиды.с разбором
- № 324450… В правильной четырёхугольной пирамиде все рёбра равны 1. Найдите площадь сечения пирамиды плоскостью, проходящей через середины боковых рёс разбором
- № 500249… Диагональ AC основания правильной четырёхугольной пирамиды SABCD равна 6. Высота пирамиды SO равна 4. Найдите длину бокового ребра SB.с разбором
- № 500891… В правильной четырехугольной пирамиде SABCD точка O — центр основания, S — вершина, SA = 13, BD = 10. Найдите длину отрезка SO.с разбором
- № 501189… В правильной четырёхугольной пирамиде SABCD высота SO равна 13, диагональ основания BD равна 8. Точки K и М — середины ребер CD и ВС соотвс разбором
- № 501211Площадь боковой поверхности пятиугольной пирамиды равна 13. Чему будет равна площадь боковой поверхности пирамиды, если все ее ребра уменьшис разбором
- № 505099В правильной четырёхугольной пирамиде все рёбра равны 1. Найдите площадь сечения пирамиды плоскостью, проходящей через середины боковых рёбес разбором
- № 509419В правильной четырёхугольной пирамиде боковое ребро равно 22, а тангенс угла между боковой гранью и плоскостью основания равен … Найти сторос разбором
- № 509440В правильной треугольной пирамиде боковое ребро равно 5, а тангенс угла между боковой гранью и плоскостью основания равен … Найти сторону осс разбором
- № 509573… Найдите объём правильной шестиугольной пирамиды SABCDEF, если объём треугольной пирамиды SABC равен 33.с разбором
- № 509620… Даны две правильные четырёхугольные пирамиды. Объём первой пирамиды равен 16. У второй пирамиды высота в 2 раза больше, а сторона основанис разбором
- № 509991… В правильной шестиугольной пирамиде боковое ребро равно 17, а сторона основания равна 8. Найдите высоту пирамиды.с разбором
- № 522968… В правильной треугольной пирамиде боковое ребро равно 5, а сторона основания равна … Найдите высоту пирамиды.с разбором
- № 656074… Стороны основания правильной шестиугольной пирамиды равны 14, боковые ребра равны 25. Найдите площадь боковой поверхности этой пирамиды.с разбором
- № 704174… В основании пирамиды SABC лежит треугольник ABC. Точки K, M и P — середины сторон AB, BC и AC соответственно. Найдите объем пирамиды SKMP,с разбором
О чём эта подтема
Задание 3 профильного ЕГЭ по стереометрии проверяет умение работать с базовыми многогранниками — призмой, параллелепипедом, пирамидой, а также телами вращения. Пирамида — один из самых частых объектов в этом задании. Обычно задача даёт два-три числовых параметра (сторону основания, высоту, объём, площадь боковой поверхности или бокового ребра) и просит найти ещё один. Никаких сложных построений и доказательств не требуется — нужно грамотно применить одну-две формулы и, возможно, теорему Пифагора. Сложность в том, чтобы правильно увидеть, какой отрезок или угол связывает известные данные с искомой величиной, и не перепутать формулы площади и объёма.
В подавляющем большинстве вариантов встречаются правильные пирамиды — треугольные (в основании равносторонний треугольник) и четырёхугольные (в основании квадрат). Реже — произвольные пирамиды с прямым двугранным углом или пирамиды, где боковое ребро перпендикулярно основанию. Понимание геометрии правильной пирамиды закрывает почти все варианты этого типа.
Что нужно знать
Объём пирамиды. Для любой пирамиды (не обязательно правильной) объём вычисляется по формуле: где — площадь основания, — высота, то есть расстояние от вершины до плоскости основания.
Правильная пирамида. Пирамида называется правильной, если в основании лежит правильный многоугольник, а вершина проецируется в его центр. Из этого следует важный факт: высота пирамиды, опущенная из вершины, попадает точно в центр основания (для треугольника — в точку пересечения медиан, для квадрата — в точку пересечения диагоналей). Все боковые рёбра правильной пирамиды равны между собой, все боковые грани — равные равнобедренные треугольники.
Апофема. Апофема — это высота боковой грани, проведённая из вершины пирамиды к стороне основания. В равнобедренном треугольнике боковой грани она же является медианой и биссектрисой, то есть делит сторону основания пополам.
Площадь боковой поверхности правильной пирамиды. Она равна сумме площадей всех боковых граней. Если сторона основания равна , апофема равна , а число сторон основания , то: где — периметр основания. Эта формула — одна из самых используемых в заданиях с пирамидой.
Прямоугольные треугольники внутри пирамиды. Ключевая идея решения почти любой задачи про пирамиду — выделить прямоугольный треугольник, у которого один катет — высота пирамиды , а гипотенуза или другой катет — искомая или известная величина (боковое ребро, апофема, диагональ основания и т.д.). Такой треугольник образуется, потому что высота перпендикулярна плоскости основания.
Для правильной треугольной пирамиды нужно помнить:
- сторона основания равностороннего треугольника , его площадь ;
- расстояние от центра (точки пересечения медиан) до вершины треугольника — это медианы;
- расстояние от центра до середины стороны (то есть до основания апофемы) — это медианы.
Для правильной четырёхугольной пирамиды (основание — квадрат со стороной ):
- площадь основания ;
- диагональ квадрата , половина диагонали равна расстоянию от центра квадрата до его вершины;
- боковое ребро , высота и половина диагонали связаны теоремой Пифагора:
Теорема Пифагора — главный инструмент для связи высоты пирамиды, апофемы, бокового ребра и элементов основания. Практически каждая задача про пирамиду сводится к одному применению этой теоремы после того, как формула объёма или площади дала нужное промежуточное значение.
Как решать: метод и алгоритм
Определить тип пирамиды. Правильная треугольная, правильная четырёхугольная или произвольная. Это сразу подсказывает, какие формулы площади основания и какие соотношения между элементами использовать.
Выписать все данные и искомую величину. Обозначить сторону основания, высоту, боковое ребро, апофему буквами, если они не даны напрямую.
Выбрать формулу, связывающую данные с промежуточной или искомой величиной. Чаще всего это формула объёма или формула площади боковой поверхности через апофему и периметр.
Найти сторону основания или другую промежуточную величину, если она напрямую не дана — обычно через объём или площадь.
Построить нужный прямоугольный треугольник. Мысленно (или на чертеже) выделить треугольник, где один катет — высота пирамиды, а гипотенуза — боковое ребро, либо катет — апофема, а гипотенуза — боковое ребро или наоборот, в зависимости от того, что дано и что нужно найти.
Применить теорему Пифагора и вычислить искомую величину.
Проверить правдоподобность ответа: боковое ребро не может быть короче высоты, апофема не может быть короче половины стороны и так далее — простая проверка на ошибку в вычислениях.
Важно понимать разницу между высотой пирамиды, апофемой и боковым ребром — это три разных отрезка, и путаница между ними — основная причина неверных ответов в этом задании.
Разбор примера
Пример 1. В правильной треугольной пирамиде точка — середина ребра , — вершина. Известно, что , а площадь боковой поверхности пирамиды равна . Найдите длину отрезка .
Шаг 1. Понять геометрический смысл отрезка . Пирамида правильная, значит основание — равносторонний треугольник со стороной (все стороны равны). Точка — середина стороны . Отрезок соединяет вершину пирамиды с серединой стороны основания, то есть является медианой боковой грани . Так как грань — равнобедренный треугольник (боковые рёбра правильной пирамиды равны), медиана, проведённая к основанию , совпадает с высотой этого треугольника — апофемой.
Шаг 2. Записать формулу площади одной боковой грани. Площадь треугольника через основание и высоту :
Шаг 3. Использовать симметрию правильной пирамиды. Все три боковые грани равны, поэтому площадь боковой поверхности равна утроенной площади одной грани:
Шаг 4. Подставить данное значение и решить уравнение.
Ответ: .
Пример 2. В правильной четырёхугольной пирамиде высота равна , объём равен . Найдите боковое ребро этой пирамиды.
Шаг 1. Найти сторону основания через объём. Основание — квадрат со стороной , площадь основания . По формуле объёма: Отсюда .
Шаг 2. Найти половину диагонали основания. Высота правильной пирамиды опускается в центр квадрата — точку пересечения диагоналей. Диагональ квадрата , значит:
Шаг 3. Построить прямоугольный треугольник для бокового ребра. Боковое ребро соединяет вершину пирамиды с вершиной квадрата. Оно является гипотенузой прямоугольного треугольника, катетами которого служат высота пирамиды и отрезок от центра основания до вершины квадрата, то есть половина диагонали . По теореме Пифагора:
Ответ: боковое ребро равно .
Оба примера показывают общую логику: сначала через объём или площадь находим сторону основания (или сразу используем данный отрезок), затем строим прямоугольный треугольник, связывающий высоту, апофему или половину диагонали с искомой величиной, и применяем теорему Пифагора или формулу площади треугольника.
Типичные ошибки
Путаница между апофемой и высотой пирамиды. Апофема лежит в боковой грани и наклонена к основанию, высота пирамиды перпендикулярна основанию целиком. Это разные отрезки, и подставлять одно вместо другого в формулу объёма — грубая ошибка.
Неверное нахождение центра основания. В треугольной пирамиде центр (точка пересечения медиан) делит медиану в отношении от вершины, а не пополам. Ошибка в этом делении сразу портит весь расчёт бокового ребра.
Путаница между диагональю и стороной квадрата. При работе с четырёхугольной пирамидой часто забывают, что расстояние от центра квадрата до вершины — это половина диагонали , а не половина стороны.
Ошибка в формуле площади боковой поверхности. Иногда путают апофему пирамиды (высоту боковой грани) с апофемой основания (радиусом вписанной окружности многоугольника) — это разные величины, хотя в некоторых задачах могут почти совпадать по числу, что усиливает путаницу.
Забывают квадратный корень. После применения теоремы Пифагора находят сумму квадратов катетов, но забывают извлечь корень — записывают в ответ квадрат искомой длины.
Неверная площадь равностороннего треугольника. Формулу иногда путают с формулой площади произвольного треугольника, забывая, что она применима только к равностороннему.
На что обратить внимание на экзамене
Перед решением стоит чётко определить: это правильная пирамида или нет, и какая фигура лежит в основании — треугольник или квадрат. От этого зависит выбор формулы площади основания и геометрия расположения центра.
Полезно мысленно (или на черновике) нарисовать сечение пирамиды плоскостью, проходящей через вершину, центр основания и середину стороны (или через вершину основания) — это сразу выявляет нужный прямоугольный треугольник и избавляет от путаницы между апофемой, высотой и боковым ребром.
Стоит помнить наизусть значения: для равностороннего треугольника площадь через сторону, для квадрата — диагональ через сторону и обратно. Эти формулы используются почти в каждой задаче про пирамиду и экономят время.
При вычислениях полезно держать в уме, что боковое ребро всегда длиннее высоты пирамиды (это гипотенуза прямоугольного треугольника с катетом-высотой), а апофема всегда длиннее половины стороны основания, на которую она опущена. Такая проверка на правдоподобие часто помогает заметить арифметическую ошибку ещё до сверки с ответом.
Наконец, задание 3 обычно не требует громоздких вычислений — если в процессе решения появляются некрасивые дробные или иррациональные числа, стоит перепроверить, не перепутаны ли какие-то отрезки или не выбрана ли неверная формула.
Частые вопросы
Чем апофема пирамиды отличается от высоты пирамиды?
Высота пирамиды — перпендикуляр из вершины к плоскости основания, она попадает в центр основания у правильной пирамиды. Апофема — высота боковой грани, проведённая из вершины к стороне основания, она лежит внутри боковой грани и наклонена относительно основания.
Как найти площадь боковой поверхности правильной пирамиды, если известна апофема?
Нужно умножить полупериметр основания на апофему: , где — периметр основания, — апофема.
Где находится центр основания в правильной треугольной пирамиде?
Это точка пересечения медиан равностороннего треугольника, которая делит каждую медиану в отношении , считая от вершины треугольника.
Как связаны высота и боковое ребро правильной четырёхугольной пирамиды?
Через теорему Пифагора: боковое ребро — гипотенуза прямоугольного треугольника, катетами которого служат высота пирамиды и половина диагонали квадрата в основании, то есть .
Можно ли использовать формулу объёма для нахождения стороны основания?
Да, если известны объём и высота, из формулы выражают площадь основания, а из неё — сторону основания, зная тип многоугольника.
Почему медиана боковой грани совпадает с апофемой в правильной пирамиде?
Потому что боковая грань правильной пирамиды — равнобедренный треугольник (боковые рёбра равны), а в равнобедренном треугольнике медиана к основанию совпадает с высотой и биссектрисой.