空間図形の問題
半径 の球が、円柱の形をした箱の中にぴったり入っています。球は箱の上の面、下の面、側面のすべてに接していて、箱の内側の底面の半径は 、内側の高さは です。箱の内部のうち、球が入っていないすき間の部分の体積は何 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
- 球の体積と表面積(説明と入口の問題)
- 角柱・円柱の体積(説明と入口の問題)
- 立体に外接・内接する球の半径(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(18 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
すき間の体積は、円柱の体積から球の体積を引けば求められます。
ヒント 2
円柱の体積は(底面積)(高さ)、球の体積は です。
ヒント 3
円柱の体積は です。球の体積を求めて引きましょう。
答えと解説
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解説を読む
箱の内部(円柱)の体積は
球の体積は、半径を とすると なので
よって、すき間の部分の体積は
別解
円柱の内側の体積は 。球の体積は 。すき間の体積は 。
検算: 球の体積は円柱の体積の なので、すき間は円柱の 。 で一致する。