切割-拼接法推導(dǎo)正四棱臺體積公式(多種計算方式)

? ? ? ?作分割,以上平面為基準,沿邊長向下切割,即得一個長方體、四個相同的三棱柱和四個相同的四棱錐,如圖所示:

則:

方法一:直接計算


方法二:拼接三棱柱為長方體;拼接四棱錐為長方體再進行計算
(1)兩個三棱柱拼為一個長方體


(2)對于四棱錐,畫一等底等高長方體,可以發(fā)現(xiàn)這個長方體可以分割出兩個相同的已有的四棱錐,此外還剩下2個相同的三棱錐,計算發(fā)現(xiàn)每塊三棱錐的體積為四棱錐的一半。

那么:若將1個四棱錐變換形狀,得到2個這樣的三棱錐,那么3個四棱錐可拼接為1個與其等底等高的長方體。


(3)拼接四棱錐為正四棱錐,4個四棱錐拼接為一正四棱錐。


(4)沿四棱錐的棱即棱臺的棱邊再切割,將四棱錐切為兩個三棱錐,則最終切為一個長方體、四個相同的三棱柱和八個相同的三棱錐,如圖所示。




參考文獻:趙繼偉, 王鵬云. 古巴比倫正四棱臺體積公式古證復(fù)原[J]. 自然科學(xué)史研究, 2009(02):183-190.