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平面図形の問題

難易度 4中学入試の標準レベル算数 平面図形

1 辺の長さが 6 cm の正方形 ABCD があり、頂点は A, B, C, D の順に並んでいます。点 A を中心とする半径 6 cm の円の弧のうち、正方形の内部を通って B と D を結ぶ弧をかきます。また、点 C を中心とする半径 6 cm の円の弧のうち、正方形の内部を通って B と D を結ぶ弧をかきます。この 2 つの弧で囲まれた部分の面積は何 cm² ですか。円周率は 3.14 とします。

6 cm
色をつけた部分が 2 つの弧で囲まれた部分

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(8 技能)
算数中学高校大学大学院

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  1. 小数の四則計算
  2. 円の周の長さと面積
  3. 分数のたし算・ひき算
  4. 分数のかけ算・わり算
  5. おうぎ形の弧の長さと面積
  6. 四則の混じった計算の順序
  7. 三角形・四角形の面積
  8. 円やおうぎ形を組み合わせた図形の面積

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

対角線 BD をひいて、囲まれた部分を 2 つに分けて考えましょう。

ヒント 2

分けた 1 つ分は、中心角 90 度のおうぎ形から直角二等辺三角形を取りのぞいた形です。

ヒント 3

おうぎ形 ABD の面積は 28.26 cm²、三角形 ABD の面積は 18 cm² です。

答えと解説

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解説を読む

対角線 BD をひくと、2 つの弧で囲まれた部分は、BD で 2 つの同じ形の部分に分かれます。

BD より点 C 側の部分

この部分は、点 A を中心とする弧 BD と線分 BD で囲まれた部分です。これは、中心角 90 度のおうぎ形 ABD から、三角形 ABD を取りのぞいた形です。

おうぎ形 ABD の面積は

で、三角形 ABD(角 A が直角)の面積は

なので、この部分の面積は

です。

BD より点 A 側の部分

同じように、点 C を中心とするおうぎ形 CBD から三角形 CBD を取りのぞいた形で、面積は同じく 10.26 cm² です。

合計

答え: 20.52 cm²

別解

A を中心とする弧と辺 AB、AD で囲まれた部分は半径 6 cm の四分円で、面積は 6×6×3.14÷4=28.26 cm² です。C を中心とする四分円も同じ面積です。

この 2 つの四分円を正方形の上に重ねると、2 つの弧で囲まれた部分(ラグビーボールの形)は 2 回重なり、ほかの正方形の部分は 1 回ずつおおわれます(2 つの四分円は正方形の外にはみ出しません)。
よって、四分円 2 つの面積の和から正方形の面積をひくと、2 回重なった部分の面積になります。

28.26×2−6×6=56.52−36=20.52 cm² です。

確かめ:弧と対角線 BD で囲まれた部分は、四分円から三角形 ABD(6×6÷2=18 cm²)をひいた 28.26−18=10.26 cm² で、これが 2 つ分あるので 20.52 cm² となり一致します。

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