空間図形の問題
頂点を とし、底面の半径が の円錐があります。この円錐を平面の上に横にたおして置き、頂点 を中心として、平面の上をすべらないように転がしたところ、円錐はちょうど 回転して、はじめて元の位置にもどりました。この円錐の表面積は何 か求めなさい。ただし、円周率は とします。
この問題で使うもの
- 表面積・体積から立体の寸法を逆算する(説明と入口の問題)
- 円錐の展開図と側面積(説明と入口の問題)
- 角錐・円錐の表面積(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(31 技能)
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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)
- 直方体・立方体の表面積
- 四則の混じった計算の順序
- 三角形・四角形の面積
- 小数の四則計算
- 円の周の長さと面積
- 角柱・円柱の表面積
- 分数のたし算・ひき算
- 分数のかけ算・わり算
- おうぎ形の弧の長さと面積
- 弧の長さからおうぎ形の中心角と面積を求める
- 円錐の展開図と側面積
- 角錐・円錐の表面積
- 直方体・立方体の体積
- 角柱・円柱の体積
- 角すい・円すいの体積
- 球の体積と表面積
- 正負の数の加法・減法
- 正負の数の乗除・累乗と四則混合
- 約数の見つけ方
- 素因数分解と約数の個数
- 平方根の意味と根号の簡単化
- 三平方の定理
- 三平方の定理と空間図形
- 小数と分数のまじった計算
- 逆算(□ を求める)
- 分配法則を使った計算のくふう
- 文字式の計算(同類項・分配法則)
- 1 次方程式の解き方
- 平方根の考えを使った 2 次方程式の解き方
- 乗法公式による展開
- 表面積・体積から立体の寸法を逆算する
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
転がしたとき、底面の円周上の点は、頂点 を中心とし、母線の長さを半径とする円をえがきます。
ヒント 2
その円の周の長さは、底面の円周の 倍に等しくなります。これから母線の長さが求まります。
ヒント 3
母線の長さは です。側面の展開図のおうぎ形の面積は、半径 の円の面積の 倍です。
答えと解説
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解説を読む
円錐の母線の長さを とします。
円錐を頂点 を中心として転がすと、底面の円周が平面にふれながら進み、底面の円周上の点は平面の上に、中心 、半径 の円をえがきます。すべらないので、この円の周の長さは、底面の円周の 回分の長さに等しくなります。
側面積
側面の展開図は、半径 、弧の長さが底面の円周 のおうぎ形です。半径 の円の周の長さは なので
底面積
よって、表面積は
別解
母線の長さを とする。円錐が頂点 を中心に平面上をすべらずに転がって元の位置にもどるとき、底面の円周上の点は、半径 の円周上を 1 周する。この円周の長さは 。
底面の円周は で、円錐は 3 回転するので、 より 。
側面積は 、底面積は 。
表面積は 。
検算: 展開図のおうぎ形の中心角は 。おうぎ形の面積 で一致する。