هرم (هندسة)

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
(بالتحويل من هرم (شكل هندسي))
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث
موضوع هذة المقالة هو عن الهرم كجسم هندسى ثلاثي الأبعاد (هرم متعدد السطوح) ، للموضوعات الأخرى المتعلقة بالهرم بما في ذلك الاهرامات المعمارية، انظر هرم (توضيح).
مجموعة "الأهرامات"
هرم مربع
رمز شليفلي { } v {n}.
الوجوه n مثلثات،
1 n-مضلع
حواف 2n
رؤوس n + 1
مجموعة التناظر Cnv, [1,n], (*nn), order 2n
مجموعة التناوب Cn, [1,n+], (nn), order n
متعدد السطوح المبادل ذاتي المبادلة
خصائص محدب

في علم الهندسة الرياضية، الهرم هو متعدد سطوح يتم تشكيله من خلال توصيل رؤوس مضلع قاعدتة بنقطة لا تقع فى نفس مستوى قاعدة الهرم تسمى قمة الهرم، ويشكل كل ضلع من أضلاع قاعدة الهرم مع قمة الهرم مثلث، وتسمى المثلثات المكونة للبناء الهرمي الغلاف الجانبي للهرم. وتسمى المضلعات التى يبنى منها الهرم وجوهاً. وبتعريف آخر الهرم : هو متعدد سطوح يبنى من غلاف جانبى كله مثلثات ذات رأس مشترك، ومن قاعدة هى مضلع. ويمكن أيضاً اعتبار الهرم مجسم مخروطى ولكن قاعدة مضلعة.

ويحدد اسم كل هرم حسب شكل قاعته، فالهرم الذى قاعدتة مثلث يسمي هرماً ثلاثياً، والهرم الذى قاعدتة شكل رباعى يسمي هرماً رباعياً، والهرم الذى قاعدتة شكل خماسى يسمي هرماً خماسياً. وعندما لا تكون قاعدة الهرم محددة، يفترض عادة أنها قاعدة مربعة (هرم رباعى).

والهرم المكون من قاعدة ذات عدد (n) من الأضلاع سيكون له عدد (n+1) من الرؤوس، وعدد (n+1) من الوجوه، وعدد (2n) من الحواف. جميع الأهرامات هي مجسمات ذاتية التبادل.

إذا كانت قاعدة الهرم هي مضلع منتظم وقمتة تقع مباشرة فوق مركز المضلع، فالهرم ذو عدد (n)-سطوح سيكون له تماثل Cnv.

إذا كانت حواف الهرم (أو أي شكل محدب متعدد السطوح) مماسة لسطح كرة بحيث يقع متوسط نقاط التماس عند مركز الكرة، يطلق عليه الهرم المعياري أو التقليدى، وهو يشكل نصف متعدد السطوح المبادل للمكعب.

الأهرامات هي فئة فرعية من متعدد السطوح شبه المنشوري.

مسميات[عدل]

  • تسمى المثلثات الجانبية الأوجه الجانبية أو الغلاف الجانبي.
  • تسمى المستقيمات التي يلتقي عندها كل وجهين جانبيين الأحرف الجانبية أو الحواف الجانبية.
  • تسمى النقطة التي تلتقي عنها الأحرف الجانبية قمة الهرم.
  • يسمى الهرم الثلاثي رباعي الوجوه.

تصنيفات[عدل]

تصنف الأهرامات بحسب شكل القاعدة فيقال هرم ثلاثي ، هرم رباعي ... إلخ . ويمكنك أن تقول الهرم الثلاثي أو المثلث وكليهما بنفس المعنى ، أو الهرم المربع أو الرباعي وهما بنفس المعنى .

الهرم القائم[عدل]

الهرم القائم قاعدته مضلع منتظم ومركزه هو موقع العمود الساقط من قمة الهرم على قاعدته

يقال عن الهرم أنه هرم قائم إذا كانت قاعدته مضلع منتظم ، ومركزه هو موقع العمود الساقط من قمة الهرم على قاعدته. وتكون الأحرف الجانبية للهرم القائم متساوية فى الطول والأوجه الجانبية متطابقة ومتساوية الساقين. و تكون ارتفاعات الأوجه المرسومة من قمة الهرم على أضلاع المضلع ("الارتفاعات الجانبية") متساوية فى الطول. ويكون ارتفاع الهرم هو الارتفاع المرسوم من قمة الهرم ويلتقى مع القاعدة فى المركز الهندسى. ويكون المركز الهندسى هو مركز الدائرة التى تمر برؤوس المضلع أو تمس أضلاعه من الداخل.

الأهرامات ذات الوجوه المنتظمة[عدل]

الهرم الثلاثي أو المثلث الذى تكون قاعدته ووجوهه الجانبية الثلاثة هى عبارة عن مثلث متساوي الأضلاع يصبح رباعي الوجوه المنتظم (بالإنجليزية: regular tetrahedron)، وهو أحد المجسمات الأفلاطونية. أما حالة التماثل الأدنى للهرم الثلاثي - وهى C3v - فتكون فيها قاعدته عبارة عن مثلث متساوي الأضلاع، وغلافة الجانبى مكون من ٣ مثلثات متساوية الساقين ومتطابقة. ويمكن أيضاً للأهرامات المربعة والخماسية أن تتألف من وجوه جانبية منتظمه (ذات شكل مضلع منتظم محدب)، وفي هذه الحالة تندرج تحت تعريف مجسمات جونسون.

أشكال الأهرامات
هرم ثلاثى
رباعي الوجوه المنتظم
هرم مربع هرم خماسي هرم سداسى
Tetrahedron.svg Square pyramid.png Pentagonal pyramid.png Hexagonal pyramid.png

الأهرامات النجمية[عدل]

اذا اخذت قاعدة الهرم شكل مضلع نجمي منتظم يسمى هرماً نجمياً.[1] على سبيل المثال، هرم النجم الخماسى قاعدته نجمة خماسية وله خمسة جوانب تقاطع مثلثية.

Pentagram pyramid.png

الهرم الناقص[عدل]

هرم ناقص

إذا قطع هرم بمستو يوازي القاعدة فإن الجزء الواقع بين المقطع والقاعدة يسمى هرما ناقصا .

قوانين متعلقة بالأهرامات[عدل]

  • عدد الأوجه الجانبية = عدد أضلاع القاعدة .
  • عدد الأحرف الجانبية = عدد رؤوس القاعدة .

ارتفاع الهرم = هو طول القطعة المستقيمة الموصل من رأس الهرم إلى قاعدته عاموديا .

مساحات[عدل]

مساحة الأوجه الجانبية للهرم القائم[عدل]

إذا كان محيط القاعدة هو P و ارتفاع الوجه الجانبي هو h فإن :
مساحة الأوجه الجانبية للهرم القائم =  \frac{1}{2} \times P \times h

مساحة الأوجه الجانبية للهرم الناقص القائم[عدل]

إذا كان P هو مجموع محيطي القاعدتين , و h هو ارتفاع الوجه الجانبي , فإن :
مساحة الأوجه الجانبية للهرم الناقص القائم =  \frac{1}{2} \times P \times h

مساحة مقطع مشابه لقاعدة الهرم وموازي لها[عدل]

إذا كان B هو مساحة القاعدة , و h هو ارتفاع الهرم , و d هو بعد المقطع عن الرأس فإن :
مساحة المقطع =  \frac{d^2}{h^2} \times B

الحجم[عدل]

حجم أي هرم = \frac{1}{3}Bh , حيث : B مساحة القاعدة و h ارتفاع الهرم.

حجم الهرم الناقص[عدل]

إذا كان h هو ارتفاع الهرم و B1 مساحة القاعدة الأولى و B2 مساحة القاعدة الثانية , فإن :
حجم الهرم الناقص = \frac{1}{3} \times h  \times (B_1 + B_2 + \sqrt{B_1 \times B_2})

انظر أيضا[عدل]

المصادر[عدل]

  • كتاب الرياضيات للصف الثالث ثانوي الصف الدراسي الثاني , طبعة 1431-1432 هـ , المملكة العربية السعودية
  1. ^ Wenninger، Magnus J. (1974)، Polyhedron Models، Cambridge University Press، صفحة 50، ISBN 978-0-521-09859-5 .