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棱锥与圆锥 [复制链接]

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02.

棱锥与圆锥

一、棱锥

01

棱锥的结构

像金字塔这样的多面体,都是由几个多边形组合而成的,其中一个面是多边形,其余的面都是三角形,并且这些三角形都有一个公共顶点。

类似地,我们可以对这样的多面体下定义:

一般地,有一个面是多边形,其余各面都是有一个公共顶点的三角形,由这些面所围成的多面体叫做棱锥。

棱锥又称角锥,是三维多面体的一种,由多边形各个顶点向它所在的平面外一点依次连直线段而构成。

在棱锥中:

这个多边形面叫做棱锥的底面;

有公共顶点的各个三角形的面叫做棱锥的侧面;

相邻的侧面的公共边叫做棱锥的侧棱;

各侧面的公共顶点叫做棱锥的顶点;

棱锥的顶点到底面的距离叫做棱锥的高;

棱锥中过不相邻的两条侧棱的截面叫做对角面。

棱锥用表示顶点和底面各顶点的字母来表示,如图所示的棱锥记作棱锥S-ABCD。

棱锥是多面体中重要的一种,它有两个本质特征:

(1)有一个面是多边形;

(2)其余的各面是有一个公共顶点的三角形,二者缺一不可。

因此棱锥有一个面是多边形,其余各面都是三角形。但是也要注意“有一个面是多边形,其余各面都是三角形”的几何体未必是棱锥。

02

棱柱的分类

棱锥的底面可以是三角形,四边形,五边形......,我们把这样的棱锥分别叫做三棱柱、四棱锥、五棱锥......,其中三棱锥又叫做四面体。

若底面是正多边形,并且顶点与底面中心的连线垂直于底面的棱锥叫做正棱锥。

正棱锥的各侧棱都相等,各侧面都是全等的等腰三角形。

正棱锥侧面等腰三角形底边上的高,叫做正棱锥的斜高。

03

棱锥的性质

1.棱锥截面性质定理及推论

定理:如果棱锥被平行于底面的平面所截,那么所得的截面与底面相似,截面面积与底面面积的比等于顶点到截面距离与棱锥高的平方比。

推论1:如果棱锥被平行于底面的平面所截,则棱锥的侧棱和高被截面分成的线段比相等。

推论2:如果棱锥被平行于底面的平面所截,则截得的小棱锥与原棱锥的侧面积之比也等于它们对应高的平方比,或它们的底面积之比。

2.一些特殊棱锥的性质

侧棱长都相等的棱锥,它的顶点在底面内的射影是底面多边形的外接圆的圆心(外心),同时侧棱与底面所成的角都相等。

侧面与底面的交角都相等的棱锥,它的二面角都是锐二面角,所以顶点在底面内的射影在底多边形的内部,并且它到各边的距离相等即为底多边形的内切圆的圆心(内心),且各侧面上的斜高相等。如果侧面与底面所成角为α,则有S底=S侧cosα。如图画出了射影是外心和内心的情况。

二、圆锥

圆锥的结构

同圆柱一样,圆锥也可以看做是由平面图形旋转而成的。

如图所示,以直角三角形的一条边所在直线为旋转轴,其余两边旋转一周形成的面所围成的旋转体。

圆锥在解析几何和立体几何有两种定义;

解析几何定义:圆锥面和一个截它的平面(满足交线为圆)组成的空间几何图形叫圆锥。

立体几何定义:以直角三角形的直角边所在直线为旋转轴,其余两边旋转度而成的曲面所围成的几何体叫做圆锥。

在圆锥中:

圆锥的顶点到圆锥的底面圆心之间的最短距离叫做圆锥的高;

圆锥的侧面展开形成的扇形的半径、底面圆周上任意一点到顶点的距离为圆锥母线。

将圆锥的侧面沿母线展开,是一个扇形,这个扇形的弧长等于圆锥底面的周长,而扇形的半径等于圆锥的母线的长.圆锥的侧面积就是弧长为圆锥底面的周长×母线/2;没展开时是一个曲面。

圆锥用表示它的轴的字母表示,如上图所示圆锥记作圆锥SO。

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