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空間図形の問題

難易度 3公立高校入試の標準レベル中学数学 空間図形

球を、その中心を通る平面で切って つに分けた一方を半球といいます。ある半球の表面積(球面の部分の面積と、切り口の円の面積の和)が です。この半球の体積は何 ですか。

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(31 技能)

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

球の半径を とおき、半球の表面積を で表しましょう。切り口の円の面積を足すのを忘れないようにします。

ヒント 2

球面の部分は球の表面積 の半分、切り口は半径 の円です。

ヒント 3

半球の表面積は なので、 から です。あとは球の体積の半分を計算しましょう。

答えと解説

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解説を読む

半球のもとの球の半径を ()とします。

表面積から半径を求める

半径 の球の表面積は なので、半球の球面の部分の面積はその半分で

切り口は半径 の円なので、その面積は です。よって半球の表面積は

これが に等しいので

より です。

体積を求める

半径 の球の体積は なので、半球の体積はその半分で

別解

半球の半径を cm とする。球面の部分の面積は球の表面積 の半分で 、切り口の円の面積は なので、表面積は 。
より なので cm。
体積は球の体積 の半分で、 ()。
確かめ: のとき表面積は で一致する。

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