直方体 ABCD-EFGH があります。上の面が長方形 ABCD、下の面が長方形 EFGH で、A の真下に E、B の真下に F、C の真下に G、D の真下に H があります。辺の長さは、AB = 6 cm、AD = 4 cm、AE = 5 cm です。
この直方体を、3 つの頂点 B, D, E を通る平面で切り、頂点 A をふくむ三角すいを切り取りました。残った立体の体積は何 cm³ ですか。
直方体を 3 点を通る平面で切ったとき、切り取られる三角すいの体積を求め、残りの立体の体積を求められる
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直方体の 1 つの頂点に集まる 3 本の辺の上に 1 点ずつとり、その 3 点を通る平らな面(平面)で直方体を切ると、かどの部分が三角すいの形に切り取られます。この三角すいの体積を 底面積 × 高さ ÷ 3 で求め、直方体の体積からひくと、残りの立体の体積がわかります。
直方体の 1 つの頂点(たとえば A)には、たて・横・高さの方向の 3 本の辺が集まっていて、どの 2 本も直角に交わっています。この 3 本の辺の上の点 P, Q, R を通る平面で切ると、切り取られる部分は、4 つの頂点 A, P, Q, R をもつ三角すいになります。
この三角すいは、三角形 APQ を底面と見ると、AP と AQ が直角に交わっているので、底面積は AP × AQ ÷ 2 です。さらに AR は AP にも AQ にも直角なので、AR は底面 APQ にまっすぐ立っていて、これがそのまま高さになります。だから三角すいの体積は AP × AQ ÷ 2 × AR ÷ 3 で求められます。どの面を底面と見ても、3 本の長さをかけて 2 でわり、さらに 3 でわることになるので、結果は同じです。
残りの立体は形が複雑ですが、「直方体全体 − 切り取った三角すい」と考えれば、形を直接考えなくても体積が求められます。
3 点が、どの頂点に集まる 3 本の辺の上にあるかを確かめ、その頂点から 3 点までの長さを読み取る
切り取られる三角すいの底面を、直角をはさむ 2 本の長さでできる直角三角形とし、底面積を 長さ × 長さ ÷ 2 で求める
残りの 1 本の長さを高さとして、三角すいの体積を 底面積 × 高さ ÷ 3 で求める
直方体の体積(たて × 横 × 高さ)から三角すいの体積をひいて、残りの立体の体積を求める
直方体 ABCD-EFGH があります。四角形 ABCD が下の面、四角形 EFGH が上の面で、E は A の真上、F は B の真上、G は C の真上、H は D の真上にあります。AB = 6 cm、AD = 8 cm、AE = 10 cm です。辺 AB 上に AP = 3 cm となる点 P、辺 AD 上に AQ = 4 cm となる点 Q、辺 AE 上に AR = 5 cm となる点 R をとり、3 点 P, Q, R を通る平面でこの直方体を切ります。頂点 A をふくまないほうの立体の体積は何 cm³ ですか。
手順 1: P, Q, R は、頂点 A に集まる 3 本の辺 AB, AD, AE の上にあります。切り取られるのは頂点 A をふくむ三角すい APQR で、AP = 3 cm、AQ = 4 cm、AR = 5 cm です。
手順 2: 底面を三角形 APQ とすると、AP と AQ は直角に交わるので、底面積は (cm²) です。
手順 3: AR は底面に垂直なので高さは 5 cm です。三角すいの体積は (cm³) です。
手順 4: 直方体の体積は (cm³) なので、残りの立体の体積は (cm³) です。
答え:
三角すいの体積で ÷ 3 を忘れる誤り(例: )。すいの体積は柱の 3 分の 1 なので、正しくは
底面の三角形で ÷ 2 を忘れる誤り(例: )。底面は直角三角形なので、正しくは
切り取られる三角すいの体積を答えてしまう誤り(例: 10)。聞かれているのが頂点 A をふくまないほうの立体なら、正しくは
点までの長さのかわりに、辺全体の長さを使ってしまう誤り(例: )。三角すいの辺は頂点 A から P, Q, R までなので、正しくは AP = 3、AQ = 4、AR = 5 を使う
この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。
1 辺が 6 cm の立方体があります。この立方体の 1 つの頂点を A とし、頂点 A に集まる 3 本の辺の、A ではないほうのはしの頂点を、それぞれ P、Q、R とします。
この立方体を、3 つの点 P、Q、R を通る平面で切って、2 つの立体に分けます。頂点 A をふくまないほうの立体の体積は何 cm³ ですか。
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。
直方体 ABCD-EFGH があります。上の面は長方形 ABCD で、頂点 E、F、G、H はそれぞれ頂点 A、B、C、D の真下にあります。辺の長さは AB cm、AD cm、AE cm です。
辺 AE のまん中の点を M とします。この直方体を、 つの点 B、D、M を通る平面で切って つの立体に分けました。このとき、頂点 A をふくまないほうの立体の体積は何 cm³ ですか。
、、 の直方体 があります。長方形 が底面、長方形 が上面で、, , , はどれも底面に垂直な辺です。辺 上に となる点 、辺 上に となる点 をとります。 点 , , を通る平面と辺 との交点を とします。この直方体を平面 で切って つの立体に分けるとき、頂点 を含む方の立体の体積は何 か求めなさい。