Die nachfolgenden Regeln und Formeln werden beispielhaft an einer 5-Eckpyramide erläutert. Grundlage der Betrachtung ist dabei die Grundfläche, die ja aus einem regelmäßigen n-Eck besteht. Wie du aus der Grafik erkennst, ist die Grundfläche des n-Ecks in n kongruente Dreiecke unterteilt. Diese Dreiecke sind gleichschenklig, das heißt, a ist die Grundeite und r sind die beiden gleich langen Schenkel jeden Dreiecks. hg ist die Höhe dieser n Dreiecke. γ ist der Spitzenwinkel und α ist der Basiswinkel. Wenn du nun die n Spitzenwinkel zusammenzählst, müssen ja 360° herauskommen, denn einmal um die Mittelpunkt herum entspricht ja 360°. Aus dieser Gesetzmäßigkeit heraus kannst du in jeder n–Eckaufgabe sofort die Größe der Winkel α und γ bestimmen, denn es gilt: Hast du die Winkel bestimmt, steht der Berechnung der Seitenlänge r sowie der Grundflächendreieckshöhe hg nichts mehr im Wege.
Berechnung von r: ⟹ |
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Sinussatz |
oder
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Satz des Pythagoras |
Für letzteres benötigst du jedoch zuerst die Berechnung von hg. Berechnung von hg: ⟹ |
Weiterhin ermöglicht dir dies jetzt auch die Berechnung der Fläche des regelmäßigen n–Ecks. Die Fläche eines einzelnen Teildreiecks ist: |
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trigonometrischer Flächeninhalt |
oder
und hieraus dann die Fläche des n-Ecks: bzw. . |
5.1 Volumen, Oberfläche, Mantel
Das Volumen einer regelmäßigen n-Eckpyramide errechnet sich aus mit (Fläche eines regelmäßigen n-Ecks), somit: . Alternativ somit: . a ist Seitenkante der Grundfläche, h ist die Höhe der Pyramide. Der Mantel der Pyramide errechnet sich aus , a ist Seitenkante der Grundfläche, hs ist die Höhe eines Seitendreiecks. Die Oberfläche der Pyramide errechnet sich aus O=G+M somit: und . Alternativ: und . a ist Seitenkante der Grundfläche, hs ist die Höhe eines Seitendreiecks. |
5.2 Höhe h
Welche Werte vorgegeben sind, bestimmt die Rechenoperation zur Ermittlung der Höhe h:
a) |
aus dem Volumen über , alternativ . |
b) |
über die Seitenkante s eines Seitendreiecks und der Länge a der Grundfläche mit . |
c) |
über die Höhe hs eines Seitendreicks und der Höhe hg eines Teildreiecks der Grundfläche mit , a ist Seitenkante der Grundfläche. |
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5.3 Höhe hS
Welche Werte vorgegeben sind bestimmt die Rechenoperation der Höhe hs der Seitendreiecke:
a) |
aus dem Mantel über , a ist Seitenkante der Grundfläche. |
b) |
über die Seitenkante s der Pyramide und der Seitenkante a des n-Ecks mit . |
c) |
über die Höhe h der Pyramide und der Höhe hg eines Teildreiecks der Grundfläche mit , a ist Seitenkante der Grundfläche. |
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5.4 Kante s
Welche Werte vorgegeben sind bestimmt die Rechenoperation der Länge s der Seitenkante der Seitendreiecke:
a) |
über die Höhe h der Pyramide und der Länge r der Seitenkante eines Teildreiecks der Grundfläche mit . |
b) |
über die Höhe hs der Seitendreiecke und der halben Länge a mit , a ist die Seitenkante der Grundfläche. |
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