Lecția IV.2 conține următoarele grupuri de exerciții:

Alege rezolvarea exercițiului:

Exercițiul 1 (gratuit)

Rezolvare scurtă

Fie \( n \) numărul de laturi al bazei piramidei. Numărul total de muchii \( M \) al unei piramide se calculează prin formula:\[ M = 2 \cdot n \]Din ipoteză avem:\[ M = 8 \]Prin urmare, obținem ecuația:\[ 2 \cdot n = 8 \]\[ n = \frac{8}{2} = 4 \]Deoarece piramida este regulată, baza trebuie să fie un poligon regulat cu 4 laturi. Poligonul regulat cu 4 laturi este pătratul. Răspuns corect: b)

Rezolvare detaliată

Pasul 1: Identificarea structurii unei piramide

O piramidă este un poliedru care are o bază poligonală și fețe laterale în formă de triunghiuri care se întâlnesc într-un punct comun numit vârf. Fie \( n \) numărul de laturi ale poligonului de la bază.

Pasul 2: Determinarea numărului de muchii al unei piramide

Muchiile unei piramide sunt clasificate în două categorii: - Muchiile bazei: numărul lor este egal cu numărul de laturi ale poligonului bazei, adică \( n \). - Muchiile laterale: numărul lor este egal cu numărul de vârfuri ale bazei, adică \( n \). Astfel, numărul total de muchii al unei piramide cu baza poligon cu \( n \) laturi este suma acestora: \[ M = n + n = 2n \]

Pasul 3: Calcularea numărului de laturi al poligonului bazei

Din datele problemei, știm că piramida are un total de 8 muchii. Putem scrie următoarea ecuație: \[ 2n = 8 \] Pentru a afla valoarea lui \( n \), împărțim numărul total de muchii la 2: \[ n = \frac{8}{2} \] \[ n = 4 \]

Pasul 4: Identificarea formei bazei

Deoarece \( n = 4 \), baza piramidei este un patrulater. Problema specifică faptul că piramida este regulată. Într-o piramidă regulată, baza este întotdeauna un poligon regulat. Singurul poligon regulat cu 4 laturi din lista de variante este pătratul. Prin urmare, baza piramidei este un pătrat, ceea ce corespunde variantei b).

Rezolvare scurtă:

\( M = 2n \), unde \( n \) este nr. laturi bază. \( 2n = 8 \Rightarrow n = \frac{8}{2} = 4 \). Piramidă regulată cu \( n = 4 \Rightarrow \) baza este pătrat. Răspuns corect: b)

Cele mai importante aspecte ale lecției

Piramida: Poliedru format dintr-o bază poligonală și fețe laterale în formă de triunghi, unite într-un vârf comun.
Piramida regulată: Are la bază un poligon regulat, iar muchiile laterale sunt egale. Exemplu practic: Fețele laterale vor fi mereu triunghiuri isoscele.
Tetraedrul regulat: O piramidă triunghiulară unde absolut toate muchiile sunt egale, fiind format exclusiv din 4 triunghiuri echilaterale.
Desfășurarea: Rabatarea fețelor piramidei în plan, generând o rețea 2D utilă pentru studiul ariei corpului geometric.
Corp geometric: O figură tridimensională care ocupă un spațiu și are volum (ex: poliedrele, care au toate fețele poligoane).
Piramida: Un poliedru care are baza un poligon și fețele laterale triunghiuri cu un vârf comun (numit vârful piramidei sau apex).
În funcție de poligonul bazei, piramida se numește: triunghiulară, patrulateră, pentagonală, hexagonală etc.
O piramidă triunghiulară se mai numește și tetraedru.
Pentru a descrie o piramidă, folosim următoarele elemente structurale:
  • Vârfurile: Punctele care unesc muchiile (inclusiv vârful principal/apexul).
  • Muchiile: Segmentele care delimitează fețele. Se împart în muchii laterale (care pornesc din vârf) și muchiile bazei (laturile poligonului de la bază).
  • Fețele: Poligoanele care mărginesc piramida. Se împart în fețe laterale (întotdeauna triunghiuri) și fața bazei.
O piramidă patrulateră \( VABCD \) (cu vârful \( V \) și baza \( ABCD \)) are:
- 5 vârfuri (\( V, A, B, C, D \));
- 8 muchii (4 laterale și 4 ale bazei);
- 5 fețe (4 laterale și baza).
Piramida regulată: O piramidă cu baza poligon regulat (toate laturile și unghiurile bazei sunt egale) și muchiile laterale egale.
Într-o piramidă regulată, toate fețele laterale sunt triunghiuri isoscele congruente.

Tetraedrul regulat: O piramidă triunghiulară în care toate muchiile sunt egale (atât muchiile laterale, cât și muchiile bazei au aceeași lungime).
Într-un tetraedru regulat, toate cele patru fețe sunt triunghiuri echilaterale congruente.
Este orice piramidă triunghiulară regulată un tetraedru regulat?
Răspuns: Nu. O piramidă triunghiulară regulată are baza triunghi echilateral și muchiile laterale egale între ele. Însă muchiile laterale nu sunt obligatoriu egale cu muchiile bazei. Doar atunci când TOATE cele 6 muchii sunt egale, corpul devine tetraedru regulat.
Dacă tăiem o piramidă de-a lungul muchiilor laterale și "rabatăm" fețele pe planul bazei, fără a le deforma, obținem o figură plană numită desfășurare.
O ilustrație compusă din două imagini distincte, prezentând:
1.  **O piramidă patrulateră regulată (3D):** Reprezentată în perspectivă standard, cu baza un pătrat și cele patru fețe laterale triunghiulare convergând într-un singur vârf (apex). Muchiile vizibile sunt desenate cu linii continue solide, iar muchiile invizibile sunt redate cu linii întrerupte.
2.  **Desfășurarea plană a piramidei (2D):** O reprezentare bidimensională a suprafeței piramidei aplatizată. Aceasta este formată dintr-un pătrat central, reprezentând baza piramidei. De fiecare dintre cele patru laturi ale acestui pătrat este atașat câte un triunghi isoscel. Astfel, cele patru triunghiuri isoscele congruente sunt aranjate simetric în jurul pătratului central, extinzându-se outwards similar cu petalele unei flori deschise. Aceste triunghiuri reprezintă fețele laterale ale piramidei, iar laturile lor exterioare (neconectate la pătratul central) corespund muchiilor laterale egale ale piramidei.
Poligonul astfel format reprezintă o desfășurare a suprafeței piramidei, fiind foarte utilă pentru a înțelege din ce poligoane este alcătuit corpul și pentru a calcula aria totală a acestuia.

Probleme practice

Ușoară: Completați numărul de elemente pentru o piramidă hexagonală: număr de vârfuri (\(v\)), număr de fețe (\(f\)) și număr de muchii (\(m\)).
Baza este un hexagon (6 laturi, 6 vârfuri).
- Vârfuri (\(v\)): 6 puncte la bază + 1 apex = 7.
- Fețe (\(f\)): 6 fețe laterale + 1 fața bazei = 7.
- Muchii (\(m\)): 6 muchii ale bazei + 6 muchii laterale = 12.
Medie: O piramidă triunghiulară regulată \(VABC\) are muchia laterală \(VA = 10 \text{ cm}\) și muchia bazei \(AB = 5 \text{ cm}\). Calculați suma lungimilor tuturor muchiilor piramidei.
Piramida triunghiulară regulată are 3 muchii laterale egale și 3 muchii ale bazei egale.
1. Suma lungimilor muchiilor laterale: \( 3 \cdot 10 \text{ cm} = 30 \text{ cm} \).
2. Suma lungimilor muchiilor bazei: \( 3 \cdot 5 \text{ cm} = 15 \text{ cm} \).
3. Suma totală: \( 30 \text{ cm} + 15 \text{ cm} = 45 \text{ cm} \).
Răspuns: Suma muchiilor este 45 cm.
Dificilă: Un tetraedru regulat \(ABCD\) are muchia de \(2\sqrt{3} \text{ cm}\). Calculați aria unei fețe a tetraedrului.
Știm că toate fețele unui tetraedru regulat sunt triunghiuri echilaterale congruente.
Formula pentru aria unui triunghi echilateral de latură \( l \) este: \[ \mathcal{A} = \frac{l^2 \sqrt{3}}{4} \] Înlocuim latura \( l = 2\sqrt{3} \text{ cm} \): \[ \mathcal{A} = \frac{(2\sqrt{3})^2 \cdot \sqrt{3}}{4} = \frac{(4 \cdot 3) \cdot \sqrt{3}}{4} = \frac{12\sqrt{3}}{4} = 3\sqrt{3} \text{ cm}^2 \] Răspuns: Aria unei fețe este de \(3\sqrt{3} \text{ cm}^2\).

Învinge
tema
cu mii de rezolvări, lecții și teste: