相似と三平方の定理の問題
高さが の円錐の形をした容器があります。この容器は、頂点を真下にし、底面(ふちの円)が水平になるように置かれています。この容器に水を入れたところ、水面は水平で、容器の頂点から水面までの深さが になり、入っている水の体積は でした。この容器をいっぱいにするには、あと何 の水を入れればよいか求めなさい。ただし、容器の厚さは考えないものとします。
この問題で使うもの
- 相似な立体の体積比(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(21 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
水の入っている部分は円錐の形をしていて、容器全体の円錐と相似になっています。
ヒント 2
相似比が の立体の体積比は です。
ヒント 3
相似比は なので、体積比は です。容器全体の容積を求めてから、すでに入っている水の体積を引きましょう。
答えと解説
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解説を読む
水が入っている部分は、容器と同じ頂点をもつ円錐で、水面が底面に平行なので、容器全体の円錐と相似です。
相似比は、高さの比から
相似な立体の体積比は相似比の 乗に等しいので
よって、容器の容積は
あと入れる水の体積は
別解
水の入っている部分は、容器と相似な円錐で、高さの比は 。
相似な立体の体積比は相似比の 3 乗なので 。
容器全体の容積は cm。
あと入れる水の量は cm。
検算: 全体と水の部分の体積比 。