พีระมิด (Pyramid): สิ่งมหัศจรรย์ของโลกยุคโบราณ

ที่มา https://www.scimath.org/lesson-mathematics/item/7344-2017-06-18-04-05-22

พีระมิดคืออะไร ?

น้อง ๆ หลายคนอาจจะเคยดูสารคดีที่กล่าวถึง มหาพีระมิดแห่งเมืองอียิปต์ (Great pyramids of Egypt) ซึ่งมีรูปร่างหน้าตาในแบบรูปข้างล่างนี้

มหาพีระมิดแห่งกีซา (The Great Pyramid of Giza)

ขอบคุณรูป จาก http://wallerz.net/egyptian-pyramids/

ด้วยโครงสร้างที่ดูโดดเด่นและพิเศษมากนี้ นักคณิตศาสตร์ได้พิจารณารูปทรงของพีระมิดและพบว่า มันเป็นรูปทรงสามมิติที่ประกอบไปด้วยฐาน และด้านหลายด้าน โดยด้านเหล่านั้นจะไปเชื่อมกันที่จุดๆ หนึ่ง (อาจเรียกว่าจุดยอด หรือ Apex)

เส้นแสดงรูปทรงของพีระมิด

ขอบคุณรูป จาก http://famouswonders.com/wp-content/gallery/pyramids-of-egypt/pyramid-of-khafre.jpg

เราอาจพิจารณาส่วนประกอบต่างๆ ได้ดังรูปต่อไปนี้

ภาพจำลองพีระมิดตรง (Right pyramid)

พีระมิดนี้ตั้งตรง (เรียกว่า พีระมิดตรง) โดยมีฐานเป็นรูปสี่เหลี่ยม กว้าง a หน่วยและยาว b หน่วย สังเกตได้ว่าหาก a = b ฐานจะเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัส ส่วนกรณีอื่นๆ จะเป็นฐานสี่เหลี่ยมผืนผ้า

ด้านของพีระมิดนี้มี 4 ด้าน ซึ่งเท่ากับ 4 ด้านที่ฐาน ด้านเหล่านี้วางตัวในแนวตั้งลาดชันลู่เข้าหากัน จนไปพบกันที่จุดยอดแหลมด้านบนสุด หากเราลากเส้นจากจุดยอดนั้น ลงมาตั้งฉากกับฐาน จะได้ความสูงตรง (h)

ในบางครั้งเราอาจจะต้องสนใจความสูงเอียงของพีระมิดด้วย ซึ่งวัดได้จากจุดยอด ลงมาตามพื้นผิวด้านใดด้านหนึ่งมาตั้งฉากที่ขอบฐาน (h เอียง)

แต่รูปทรงของพีระมิดไม่ได้จำกัดว่าต้องมีหน้าตาแบบนี้เท่านั้น เราลองดูตัวอย่างอื่นๆ ตามตารางข้างล่างนี้กัน

ชื่อเรียก (พีระมิด)

รูปร่างของฐาน

รูปทรงของพีระมิด

ฐานสามเหลี่ยม

(Triangular pyramid)

สามเหลี่ยม

พีระมิดฐานสามเหลี่ยม

ฐานสี่เหลี่ยม

(Square pyramid)

สี่เหลี่ยม

พีระมิดฐานสี่เหลี่ยม

ฐานห้าเหลี่ยม

(Pentagonal pyramid)

ห้าเหลี่ยม

พีระมิดฐานห้าเหลี่ยม

ฐานหกเหลี่ยม

(Hexagonal pyramid)

หกเหลี่ยม

พีระมิดฐานหกเหลี่ยม

ฐานไม่ปกติ

(Irregular pyramid)

สี่เหลี่ยมคางหมู

พีระมิดฐานไม่ปกติ

ขอบคุณรูปประกอบ จาก http://www.k6-geometric-shapes.com/image-files/pyramid-hexagon.jpghttp://www.mathsisfun.com/geometry/pyramids.html

จะสังเกตเห็นได้ว่า จำนวนด้านของพีระมิด ขึ้นอยู่กับจำนวนด้านของฐาน

เช่น พีระมิดฐานสามเหลี่ยม จะมีสามด้าน ส่วนฐานหกเหลี่ยม จะมีหกด้าน เป็นต้น

พีระมิดตรง และพีระมิดเอียง

การที่จะแยกว่าพีระมิดอันไหนตรงหรือเอียง ให้ดูจากตำแหน่งของจุดยอด ถ้ามันตรงกับจุดศูนย์กลางของฐาน จะเรียกว่าพีระมิดตรง (Right pyramid) ดังรูปต่อไปนี้

พีระมิดตรง (Right pyramid)

แต่ถ้าไม่ใช่ เราจะเรียกมันว่าพีระมิดเอียง (Oblique pyramid) ดังรูปต่อไปนี้

พีระมิดเอียง (Oblique pyramid)

ขอบคุณรูปประกอบ จาก http://www.mathsisfun.com/geometry/pyramids.html

หมายเหตุ : อย่าเพิ่งสับสนระหว่างความสูงเอียง กับพีระมิดเอียงนะจ๊ะ

ความสูงเอียง คือ ความสูงของพีระมิดที่วัดจากจุดยอด ลงมาตามพื้นผิวด้านใดด้านหนึ่งของพีระมิดถึงขอบฐาน

พีระมิดเอียง หมายถึง พีระมิดที่มีจุดยอดวางตัวไม่ตรงกลาง เบี้ยวออกไปจากจุดศูนย์กลางของฐาน