立体図形の問題
1 辺が 1 cm の立方体を使って、次のような 4 段の立体を作ります。
- 1 段目(いちばん下の段)は、たて 4 個・横 4 個の 16 個をすきまなく並べます。
- 2 段目は、1 段目の上に、たて 3 個・横 3 個の 9 個をすきまなく並べます。
- 3 段目は、2 段目の上に、たて 2 個・横 2 個の 4 個をすきまなく並べます。
- 4 段目は、3 段目の上に 1 個をのせます。
どの段も、立体の左の面と奥の面がそれぞれ 1 つの平らな面になるように、左奥のかどをそろえて積みます。
この立体の表面積(床についている底面もふくみます)は何 cm² ですか。
この問題で使うもの
- 立方体を積んだ立体の表面積(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(2 技能)
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右端(太枠)がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
6 つの方向(上・下・前・後ろ・左・右)から立体を見て、それぞれ見える面が何個あるかを数える方法を考えましょう。この立体には、どの方向からも見えない「かくれた表面」はありません。
ヒント 2
上から見た形と下から見た形は、どちらも 1 段目と同じたて 4 個・横 4 個の正方形になります。前・後ろ・左・右から見ると、どれも下から 4 個、3 個、2 個、1 個と並んだ階段の形に見えます。
ヒント 3
上と下で 面、前・後ろ・左・右はそれぞれ 面です。あとはこれらを合わせます。
答えと解説
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解説を読む
小さな立方体の面 1 つの面積は です。立体を 6 つの方向(上・下・前・後ろ・左・右)から見て、見える面の面積を合わせます。この立体は階段のような形で、どの方向から見ても、かくれて見えない表面はありません。
上から見たとき
各段の上の面のうち、上の段にかくれていない部分が見えます。上から見ると、ちょうど 1 段目と同じたて 4 個・横 4 個の正方形に見えるので、
下から見たとき
1 段目の底面がそのまま見えるので、
前から見たとき
1 段目は横に 4 個、2 段目は 3 個、3 段目は 2 個、4 段目は 1 個の面が見えます(各段の前の面は、その下の段より奥にずれていますが、前から見るとすべて見えます)。
後ろから見たとき
奥の面はそろっているので、1 段目から 4 段目まで 個の面が 1 つの平らな面に並んでいます。
左から見たとき・右から見たとき
前後と同じように考えて、それぞれ
合計
(たしかめ)立方体の個数は 個で、面は全部で 面あります。となりどうしでくっついて見えなくなる面の組は、同じ段の中で 組、上下の段の間で 組の、合わせて 組です。1 組で 2 面がかくれるので、表面に出ている面は 面となり、答えと合います。
答えは 72 cm² です。
別解
1 つの面の面積は cm² なので、見える面の数を数えます。
・上と下: 下(床)から見ると、1 段目の底面 面。上から見ると、上から見える面の合計は、1 段目の底面と同じ広さ(段をずらしても上から見える面積の合計は変わらない)で 16 面。計 面。
・前後左右: 左の面と奥の面はそれぞれ平らな 1 つの面になっているので、ふつうにそろっている側(左と奥)は、1 段目から 4 段目まで見える面の数が 面ずつ。反対側の右と手前も、各段の端のところでたてに 面ずつ見える。
前後左右の合計は 面。
表面積は cm²。
検算: 立方体は 個で、すべての面は 面。となり合ってくっついている面は、横方向に 1 段目で 組、2 段目で 組、3 段目で 組、4 段目で 0 組の 20 組を 2 方向(たて、横)で 組、段の間は 組、合わせて 組。 面で一致します。