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空間図形の問題

難易度 2教科書の章末問題レベル中学数学 空間図形

直方体 があります。長方形 が底面で、, , , は底面に垂直な辺です。また、、、 です。

この直方体を、3 つの頂点 , , を通る平面で 2 つの立体に切り分けました。頂点 をふくまない方の立体の体積は何 ですか。

5 cm4 cm6 cm

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(9 技能)
算数中学高校大学大学院

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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。

一覧で見る(前提が先)
  1. 直方体・立方体の体積
  2. 四則の混じった計算の順序
  3. 三角形・四角形の面積
  4. 小数の四則計算
  5. 円の周の長さと面積
  6. 角柱・円柱の体積
  7. 角すい・円すいの体積
  8. 直方体を平面で切った立体の体積
  9. 立体を平面で切ったときの体積

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

切り口の平面で分けられた 2 つの立体のうち、頂点 をふくむ方はどんな立体になるかを考えましょう。

ヒント 2

頂点 をふくむ方は三角錐 です。底面を とすると、高さは です。

ヒント 3

三角錐の体積は で求められます。これを直方体全体の体積からひきましょう。

答えと解説

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解説を読む

直方体全体の体積は

です。

3 点 , , を通る平面で切ると、頂点 をふくむ方の立体は三角錐 になります。

この三角錐は、底面を直角三角形 ()とすると、高さは です。底面積は

なので、体積は

です。

よって、頂点 をふくまない方の立体の体積は

です。

別解

直方体全体の体積は ()。
3 点 B, D, E を通る平面は、頂点 A のまわりの三角錐 A-BDE(頂点 A に集まる 3 辺 AB, AD, AE が垂直)を切り取る。この三角錐の体積は ()。
頂点 A を含まない方の立体は残りの部分なので、 ()。
検算: 平面 BDE は直方体の 8 個の頂点のうち A だけを一方の側に、ほかの 7 個の頂点(C, F, G, H など)は反対側または平面上に置くので、切り分けは三角錐 A-BDE と残りの 2 つになる。

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