空間図形の問題
底面の半径が 、高さが の円錐と、半径が の半球があります。円錐の底面と半球の平らな面(半径 の円)をぴったり重ね合わせて、 つの立体を作りました。
この立体の表面積は何 ですか。
この問題で使うもの
- 円錐の展開図と側面積(説明と入口の問題)
- 球の体積と表面積(説明と入口の問題)
- 三平方の定理と空間図形(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(22 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
できた立体の表面がどの部分からできているかを考えましょう。重ね合わせた円の面は表面に出ているでしょうか。
ヒント 2
表面は「円錐の側面」と「半球の曲面」です。円錐の母線の長さは三平方の定理で求められます。球の表面積は です。
ヒント 3
母線の長さは なので、側面のおうぎ形の面積は です。半球の曲面は の半分です。
答えと解説
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解説を読む
できた立体の表面は、円錐の側面と、半球の曲面の部分からできています(重ね合わせた円の面は立体の内部になるので、表面積にふくめません)。
円錐の側面積
母線の長さを とすると、三平方の定理より
より です。
円錐の側面の展開図は、半径 のおうぎ形で、その弧の長さは底面の円周 に等しいです。半径 の円の周の長さは なので、おうぎ形の面積は
です。
半球の曲面の面積
半径 の球の表面積は なので、その半分は
です。
合計
別解
円錐の母線の長さは cm。
円錐の側面積は ()。
半球の曲面部分の面積は、半径 cm の球の表面積の半分なので ()。
円錐の底面と半球の平らな面は重なって内部に入るので、表面積に含まれない。
表面積は ()。