← zurück zur Themenseite Handout · A4 · Bereit zum Drucken
Mathe begreifbar · Schwerpunktfach · Pyramiden, Kegel und Stümpfe

Handout — Theorie

1. Spitze Körper — der Drittel-Faktor

📘 Grundprinzip

Alle spitzen Körper (Pyramide, Kegel) fassen ein Drittel des Prismas bzw. Zylinders mit gleicher Grundfläche und Höhe:

\( V = \tfrac{1}{3} \, G \, h \)

(Füll-Experiment: drei Pyramidenfüllungen füllen das Prisma.)

2. Quadratische Pyramide

Drei verschiedene Strecken — \( h < h_s < s \):

Seitenhöhe (zur Kantenmitte)\( h_s = \sqrt{h^2 + (a/2)^2} \) — für den Mantel!
Seitenkante (zur Ecke)\( s = \sqrt{h^2 + (a\sqrt{2}/2)^2} \) — halbe Diagonale
Mantel / Oberfläche\( M = 2 a h_s; \quad O = a^2 + M \)

3. Gerader Kreiskegel

📘 Kegel

\( V = \tfrac{1}{3}\pi r^2 h, \qquad m = \sqrt{r^2 + h^2}, \qquad M = \pi r m, \qquad O = \pi r (r + m) \)

Öffnungswinkel: \( \sin\tfrac{w}{2} = \tfrac{r}{m} \). Abgerollter Mantel = Kreissektor mit Radius \(m\) und Winkel \( \alpha = \tfrac{r}{m} \cdot 360° \) — der Sektorbogen ist der Grundkreisumfang.

4. Stümpfe

Pyramidenstumpf\( V = \tfrac{h}{3}(G_1 + \sqrt{G_1 G_2} + G_2) \)
Kegelstumpf\( V = \tfrac{\pi h}{3}(R^2 + Rr + r^2); \quad M = \pi(R + r)m \), \( m = \sqrt{h^2 + (R-r)^2} \)

5. Ähnlichkeit im Raum

Streckfaktor \(k\): Längen \( \sim k \), Flächen \( \sim k^2 \), Volumen \( \sim k^3 \). Kegel in halber Höhe geköpft: Restkegel \( \tfrac{1}{8} \), Stumpf \( \tfrac{7}{8} \) — «grosser minus kleiner Körper» ersetzt jede Stumpfformel.

⭐ Merksatz

Spitz heisst ein Drittel. Mantel mit \( h_s \) bzw. \( m \) — nie mit \( h \). Halbe Höhe heisst ein Achtel des Volumens, nicht die Hälfte!