底面が、直角をはさむ 2 辺の長さが 4 cm と 3 cm の直角三角形で、高さが 5 cm の三角柱があります。この三角柱の体積は何 cm³ ですか。
角柱・円柱の体積
底面積 × 高さ で、三角柱・底面が台形の四角柱・円柱(円周率 3.14)の体積を求められる
前提
- 直方体・立方体の体積 (算数 立体図形)
- 三角形・四角形の面積 (算数 平面図形)
- 円の周の長さと面積 (算数 平面図形)
この技能までの道筋(5 技能)
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一覧で見る(前提が先)
- 直方体・立方体の体積 (算数 立体図形)
- 四則の混じった計算の順序 (算数 計算と数のきまり)
- 三角形・四角形の面積 (算数 平面図形)
- 小数の四則計算 (算数 計算と数のきまり)
- 円の周の長さと面積 (算数 平面図形)
説明
三角柱や四角柱のような角柱、かんづめのような円柱は、上と下に同じ形・同じ大きさの面(底面)があり、まっすぐ立った立体です。これらの体積は、底面の面積(底面積)に高さをかけた 底面積 × 高さ で求められます。底面が三角形・台形・円などのどんな形でも、底面積さえ求められれば体積がわかります。
なぜそうしてよいのか
直方体の体積は たて × 横 × 高さ でした。ここで たて × 横 は底面の長方形の面積なので、直方体の体積は「底面積 × 高さ」と見ることができます。これは、底面の上に 1 cm の高さの「うすい板」(体積は底面積の数だけの cm³)が、高さの数だけ重なっている、と考えるとわかります。
角柱や円柱も、底面と同じ形の板を、まっすぐ高さの分だけ積み重ねた立体です。高さ 1 cm 分の板の体積は、底面積が 15 cm² なら 15 cm³(1 cm³ の立方体を細かく切って並べかえたと考えると、底面積と同じ数)です。それが高さの数だけ重なるので、体積は 底面積 × 高さ になります。
たとえば三角柱は、同じ高さの直方体(または四角柱)をななめに半分に切ったものと考えられ、体積も半分になります。これは底面の三角形の面積が長方形の半分であることと合っています。
手順
どの面が底面か(上下で向かい合う、同じ形・同じ大きさの面)を確かめ、底面に垂直な長さ(高さ)を読み取る
底面積を求める(三角形: 底辺 × 高さ ÷ 2、台形: (上底 + 下底) × 高さ ÷ 2、円: 半径 × 半径 × 3.14 など)
底面積 × 高さ を計算する
単位を確かめる(cm なら cm³。L で答えるなら 1 L = 1000 cm³ で直す)
例題
底面の円の半径が 3 cm、高さが 10 cm の円柱の体積は何 cm³ ですか。円周率は 3.14 とします。
例題の解答
手順 1: 底面は半径 3 cm の円で、高さは 10 cm です。
手順 2: 底面積は (cm²) です。
手順 3: 体積は 底面積 × 高さ なので、 です。
手順 4: 長さの単位が cm なので、体積は 282.6 cm³ です。
答え:
よくある誤り
円の底面積を、半径ではなく直径でかけてしまう誤り(例: )。正しくは 半径 × 半径 × 3.14 で
三角柱の底面積で ÷ 2 を忘れる誤り(例: 底面が底辺 4 cm・高さ 3 cm の三角形、柱の高さ 5 cm で )。正しくは底面積 を使って cm³
三角柱を横に寝かせた図などで、底面の三角形の高さと柱の高さを取りちがえる誤り。柱の高さは、向かい合う 2 つの底面のあいだの長さ(底面に垂直な長さ)で、底面の三角形の中の高さとは別のもの
体積を求めるのに、円周(直径 × 3.14)に高さをかけてしまう誤り(例: )。これは側面の面積なので、体積は正しくは底面積を使って
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。
入口の問題
この技能を使う問題
三角柱 があります。底面の は 、、 の直角三角形です。頂点 , , はそれぞれ頂点 , , の真上にあり、辺 , , は底面に垂直で、長さはどれも です。
この三角柱を 点 , , を通る平面で切って つの立体に分けるとき、頂点 をふくむほうの立体の体積は何 ですか。
台形 があり、、、、、 です。
この台形を、直線 を軸として 回転させてできる立体の体積は何 ですか。
4 cm3 cm6 cm底面の円の直径が 8 cm、高さが 5 cm の円柱があります。この円柱の体積は何 cm³ ですか。円周率は 3.14 とします。
8 cm5 cm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。
内側の底面の半径が 、深さが の円柱の形をした容器があり、底面を水平にして置いてある。この容器に、深さ まで水が入っている。
この容器に、半径 の鉄の球を静かに入れたところ、球は容器の底についた。このとき、容器の底から水面までの高さは何 か。ただし、容器の厚さは考えず、水はこぼれないものとする。
4 cm10 cm5 cm3 cm平行四辺形 があり、、、 は鋭角で、 直線 と の距離は です。頂点は の順に並んでいます。この平行四辺形を、直線 を軸として 回転させてできる立体の体積は何 か求めなさい。ただし、円周率は とします。
直線 を軸として 回転させる 座標平面上に 点 , , があります。三角形 を、 軸を軸として 回転させてできる立体の体積は何 ですか。ただし、座標の 目もりを とします。
辺の長さが の正三角形 があります。頂点 を通り、辺 に平行な直線を とします。正三角形 を、直線 を軸として 回転させてできる立体の体積は何 ですか。
三角柱 があります。底面 は 、、 の直角三角形で、側面はすべて長方形であり、 です(, , は底面に垂直です)。
辺 上に となる点 、辺 上に となる点 、辺 上に となる点 をとります。
この三角柱を 3 点 , , を通る平面で 2 つの立体に切り分けたとき、頂点 を含む方の立体の体積は何 ですか。
6 cm8 cm4 cm10 cm7 cm12 cm
この技能の次に学べること
- 角すい・円すいの体積 (算数 立体図形)