空間図形の問題
三角柱 があります。底面の は 、、 の直角三角形です。頂点 , , はそれぞれ頂点 , , の真上にあり、辺 , , は底面に垂直で、長さはどれも です。
この三角柱を 点 , , を通る平面で切って つの立体に分けるとき、頂点 をふくむほうの立体の体積は何 ですか。
この問題で使うもの
- 立体を平面で切ったときの体積(説明と入口の問題)
- 角柱・円柱の体積(説明と入口の問題)
- 角すい・円すいの体積(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(9 技能)
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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
切り口の平面で、三角柱がどのような つの立体に分かれるかを考えましょう。片方は三角錐になります。
ヒント 2
頂点 をふくむほうは、底面が 、高さが の三角錐 です。求める立体の体積は、三角柱の体積からこの三角錐の体積を引けば求められます。
ヒント 3
三角柱の体積は 、三角錐 の体積は です。
答えと解説
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解説を読む
点 , , を通る平面で切ると、切り口は になり、三角柱は
- 頂点 をふくむ三角錐
- 頂点 , をふくむ残りの立体(四角錐 )
に分かれます。
三角柱の体積
底面積は 、高さは なので
三角錐 の体積
底面は (面積 )、高さは なので
頂点 をふくむ立体の体積
別解
三角柱の体積は、底面積 () に高さ cm をかけて ()。
3 点 A, C, E を通る平面で切ると、頂点 B をふくむほうは、三角形 ABC を底面とし、E を頂点とする三角すい E-ABC になる(BE は底面に垂直で高さ cm)。
その体積は ()。
頂点 D をふくむほうは、残りの立体で ()。
確かめ: 切り口の三角形 ACE は、辺 AC と点 E を通る平面で、D, F はこの平面の B と反対側にある。残りの立体は四角すい E-ACFD にあたり、底面積 は…でなく、別の求め方で と整合する。