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稜錐


Pyramids

稜錐是以一個面(稱為“底面”)為多邊形,所有其他面為三角形,並在一個公共多邊形頂點(稱為“頂點”)處相交的多面體。直稜錐是指底面質心與頂點的連線垂直於底面的稜錐。正稜錐是指底面為正多邊形的直稜錐。對於n邊正稜錐(表示為Y_n),只有當 n=3、4、5 時,才可能以等邊三角形作為側面。這些分別對應於正四面體正方稜錐正五稜錐

CanonicalPyramids

上面展示了 n=3 到 7 的規範 n-稜錐。

PyramidsAndDuals

上面的圖示展示了規範 n-稜錐及其對偶體。可以看出,這些稜錐是自對偶的,這與稜錐的骨架輪圖)是自對偶圖的事實相符。中心半徑為單位長度且中心位於原點的規範 n-稜錐具有正多邊形底面外接圓半徑

 R=2/(sqrt(1+2cos(pi/n)+cos((2pi)/n)))
(1)

並且底面和頂點的高度分別為

z_(base)=-tan(pi/(2n))
(2)
z_(apex)=cot(pi/(2n)),
(3)

給出整體高度

 h=cot(pi/(2n))-tan(pi/(2n)).
(4)

相應的邊長、廣義直徑外接圓半徑表面積體積

d_n=csc(pi/(2n))sqrt(sec(pi/n))
(5)
R_n=1/2cot(pi/(2n))sec(pi/n)
(6)
S_n=2n[tan(pi/n)+sqrt(2sec(pi/n)-1)]
(7)
V_n=2/3nsec^2(pi/(2n)).
(8)
CanonicalDipyramidNets

上面展示了 n=3, 4, ..., 10 的規範 n-雙稜錐的網格。規範 n-稜錐的面是等腰三角形,其角度為

theta_1=cos^(-1)[4cos(pi/n)-cos((2pi)/n)-2]
(9)
theta_2=cos^(-1)[1-cos(pi/n)].
(10)

任意稜錐都具有單一的橫截面形狀,其長度隨高度線性縮放。因此,橫截面面積隨高度二次方縮放,從底面 (z=0) 的 A_b 減小到頂點(假設位於高度 z=h 處)的 0。因此,高於底面高度 z 處的面積由下式給出

 A(z)=A_b((h-z)^2)/(h^2).
(11)

因此,無論底面形狀或頂點相對於底面的位置如何,稜錐的體積都由下式給出

V=int_0^hA(z)dz
(12)
=A_bint_0^h((z-h)^2)/(h^2)dz
(13)
=1/3A_bh.
(14)

請注意,此公式也適用於圓錐橢圓錐等。

因此,底面是邊長為 a 的正 n 邊形的稜錐的體積為

 V_n=1/(12)ncot(pi/n)a^2h.
(15)

用底面外接圓半徑表示,得到

 V_n=1/3pihR^2sinc((2pi)/n)
(16)

(Lo Bello 1988, Gearhart 和 Schulz 1990)。

幾何質心圓錐的質心相同,由下式給出

 z^_=1/4h.
(17)

稜錐的表面積

 S=1/2ps,
(18)

其中 s斜高p 是底面周長

將兩個稜錐底面相接會得到一個雙稜錐,也稱為雙角錐。


另請參閱

增廣, 雙稜錐, Elevatum, 伸長稜錐, 側旋伸長稜錐, 六稜錐, Invaginatum, 五稜錐, 稜錐臺, 四稜錐, 四面體, 三稜錐, 截角四稜錐 在 課堂中探索此主題

使用 探索

參考文獻

Beyer, W. H. (Ed.). CRC 標準數學表格,第 28 版。 Boca Raton, FL: CRC Press, p. 128, 1987.Gearhart, W. B. and Schulz, H. S. "函式 sinx/x。" College Math. J. 21, 90-99, 1990.Harris, J. W. and Stocker, H. "Pyramid." §4.3 in 數學與計算科學手冊。 New York: Springer-Verlag, pp. 98-99, 1998.Hart, G. "Pyramids, Dipyramids, and Trapezohedra." http://www.georgehart.com/virtual-polyhedra/pyramids-info.html.Kern, W. F. and Bland, J. R. "Pyramid" and "Regular Pyramid." §20-21 in 附證明的立體測量學,第 2 版。 New York: Wiley, pp. 50-53, 1948.Lo Bello, A. J. "Volumes and Centroids of Some Famous Domes." Math. Mag. 61, 164-170, 1988.

在 中被引用

稜錐

如此引用

Weisstein, Eric W. "Pyramid." 來自 網路資源。 https://mathworld.tw/Pyramid.html

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