两座金字塔的体积
斯图亚特·安德森(Stuart Anderson)提出了一个问题,即比较四面体(3金字塔)的体积V和方形金字塔(4金字塔)的容积W,它们之间的所有14条边都相等。你认为V和W之间的关系是什么?
解决方案
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我们将证明W=2V。
解决方案1
假设公共边的长度为1,V(V)=√2/12,然而W公司=√2/6,以便2V=W。计算并不困难。金字塔的体积等于海拔高度的1/3乘以底部面积。
方形金字塔的高度是带边的等腰三角形中的高度√三/2,√三/2、1,即√2/2.W=1/3×√2/2×1 =√2/6.
正四面体的高度,是到等腰三角形边的高度√三/2,√三/2、1,即√6/3.V=1/3×√6/3×√三/4,后一个因素是单位等边三角形的面积。因此V(V)=√2/12.
解决方案2
作者:斯图亚特·安德森。
让金字塔的底部用正方形平铺平面,通过金字塔的顶点绘制第二个平面,然后让第二组倒金字塔用底部平铺该平面,每个底部的角与垂直金字塔的顶点重合。由于金字塔的体积是1/3×h×(基面积),而矩形板的体积是h×(基面积),因此金字塔一起占据了板体积的2/3。金字塔之间的空间显然是完美的正四面体,由于每个金字塔共用一个有4个金字塔的面,而每个直立的金字塔共用一个有4个四面体的面,因此它们是数量相等的。因此,由于它们的数量相等,并填充了体积的剩余1/3,因此它们各自的体积必须成反比:W: V=(2/3):(1/3),或W=2伏。
解决方案3
这是一个众所周知的好奇心当相邻面粘合在一起时,三棱锥体和四棱锥体的面对齐。
让我们从四个四棱锥开始,它们的底部形成一个正方形。任何连续的两个顶点之间的空间可以通过连接三棱锥来填充。这四条线构成了一个倒四棱锥的底部,如果我们在这个底部再放一个四棱锥,我们会得到一个四金字塔,它的大小是原来的两倍(体积的8倍)。这个大的四金字塔由6个小的四棱锥和四个三棱锥组成,这意味着
8瓦=6瓦+4伏,
因此W=2V。(此解决方案附带交互式插图.)
解决方案4
此解决方案是由于马特亨德森.
绘制中线正四面体的面。此操作显示了4个四面体-在原始四面体的四个顶点中的每个顶点都有一个四面体。如果小四面体被切断,剩下的是正八面体由两个平铺的方形金字塔组成的形状。(选中动态图解.)这是我们得到的方程式
8V=4V+2W,
或者,4V=2W,最后,W=2V,如前所述。
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