Объёмы многогранников
Теория
Объём прямоугольного параллелепипеда с измерениями $a$, $b$, $c$ равен $V=abc$. Объём куба с ребром $a$ равен $a^3$. Пример: параллелепипед $2\times 3\times 5$ имеет объём $2\cdot 3\cdot 5=30$.
Объём любой призмы равен произведению площади основания на высоту:$$V=S\cdot h.$$У прямой призмы высота равна боковому ребру. Площадь правильного треугольника со стороной $a$ равна $\dfrac{a^2\sqrt{3}}{4}$. Пример: в основании прямой призмы лежит прямоугольный треугольник с катетами 3 и 4, боковое ребро равно 10. Тогда $S=\dfrac{3\cdot 4}{2}=6$, $V=60$.
Объём пирамиды равен трети произведения площади основания на высоту:$$V=\frac{1}{3}S\cdot h.$$Пример: в основании квадрат со стороной 6, высота 5, $V=\dfrac{1}{3}\cdot 36\cdot 5=60$.
У правильной четырёхугольной пирамиды высота падает в центр $O$ квадрата. Половина диагонали основания равна $\dfrac{a\sqrt{2}}{2}$, поэтому$$h^2=b^2-\frac{a^2}{2},$$где $b$ обозначает боковое ребро. Пример: $a=8$, $b=9$, $h^2=81-32=49$, $h=7$.
Отношение объёмов. Если пирамида и призма имеют общее основание и равные высоты, то объём пирамиды в 3 раза меньше объёма призмы. Если все размеры тела уменьшить в $k$ раз, объём уменьшится в $k^3$ раз. Пример: плоскость через середины боковых рёбер пирамиды отсекает пирамиду, объём которой в $2^3=8$ раз меньше.
Разобранный пример
В правильной четырёхугольной пирамиде $SABCD$ сторона основания равна 12, боковое ребро равно 11. Найдите объём пирамиды.
1) Высота $SO$ падает в центр $O$ квадрата $ABCD$.
2) $AO$ равна половине диагонали:$$AO=\frac{12\sqrt{2}}{2}=6\sqrt{2},\quad AO^2=72.$$
3) Из прямоугольного треугольника $SOA$:$$SO^2=11^2-72=49,\quad SO=7.$$
4) Объём пирамиды:$$V=\frac{1}{3}\cdot 12^2\cdot 7=336.$$
Ответ: 336.
Тренировка
Основанием прямой призмы $ABCA_1B_1C_1$ служит прямоугольный треугольник $ABC$ с катетами $AC=6$ и $BC=8$. Боковое ребро призмы равно 10. Найдите объём призмы.
Основанием пирамиды $SABCD$ служит прямоугольник со сторонами $AB=6$ и $BC=5$. Высота пирамиды равна 8. Найдите объём пирамиды.
Сторона основания правильной треугольной призмы равна 6, боковое ребро равно 10. Найдите объём призмы.
В правильной четырёхугольной пирамиде сторона основания равна 6, боковое ребро тоже равно 6. Найдите объём пирамиды.
Объём правильной треугольной пирамиды $SABC$ равен 60. Через середины рёбер $SA$, $SB$ и $SC$ провели плоскость. Найдите объём пирамиды, которую эта плоскость отсекает от данной.
Объём параллелепипеда $ABCDA_1B_1C_1D_1$ равен 12. Найдите объём треугольной пирамиды $ABDA_1$.
