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角すい・円すいの体積

底面積 × 高さ ÷ 3 で、角すい・円すいの体積を求められる

前提

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算数中学高校大学大学院

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  2. 四則の混じった計算の順序 (算数 計算と数のきまり)
  3. 三角形・四角形の面積 (算数 平面図形)
  4. 小数の四則計算 (算数 計算と数のきまり)
  5. 円の周の長さと面積 (算数 平面図形)
  6. 角柱・円柱の体積 (算数 立体図形)

説明

四角すい・三角すいなどの角すいや、円すいの体積を「底面積 × 高さ ÷ 3」で求められるようになります。角すい・円すいは、底面の形から 1 つの点(頂点)に向かってだんだん細くなっていく立体で、ピラミッドやアイスクリームのコーンのような形です。同じ底面と高さをもつ角柱・円柱の体積がわかれば、その として体積を求められます。

なぜそうしてよいのか

角すい・円すいは、底面が同じで高さも同じ角柱・円柱の中にすっぽり入りますが、上に行くほど細くなるので、体積は柱より小さくなります。ちょうど柱の になることは、次のように立方体を分けるとわかります。

1 辺が 6 cm の立方体の 1 つの頂点を選びます。その頂点をふくまない面は 3 つあり、どれも 1 辺 6 cm の正方形です。選んだ頂点と、この 3 つの面のそれぞれを結ぶと、立方体はすきまも重なりもなく 3 つの四角すいに分かれます。3 つの四角すいはどれも、底面が 1 辺 6 cm の正方形、高さが 6 cm(頂点から底面までの立方体の辺の長さ)で、形も大きさも同じです。だから四角すい 1 つの体積は立方体の 、つまり です。これは「底面積 × 高さ ÷ 3」になっています。

底面がどんな形でも、また円すいでも、同じ底面積・同じ高さのすいの体積は柱のちょうど になることが知られています(すいの形の入れ物に水を入れて、同じ底面・同じ高さの柱の入れ物に移すと、3 杯でいっぱいになることで確かめられます)。ここでいう高さは、頂点から底面にまっすぐ垂直に下ろした長さで、ななめの辺の長さ(円すいの母線)ではありません。

手順

  1. 底面の形を確かめ、底面積を求める(四角形・三角形ならその面積の公式、円なら 半径 × 半径 × 3.14)

  2. 高さ(頂点から底面に垂直に下ろした長さ)を確かめる。ななめの辺の長さとまちがえない

  3. 底面積 × 高さ ÷ 3 を計算する。3.14 をふくむときは、先に ÷ 3 ができる数をまとめると計算が楽になる

例題

底面の半径が 3 cm、高さが 5 cm の円すいの体積は何 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 の円なので、底面積は (cm²) です。

【手順 2】高さは 5 cm です。

【手順 3】体積は 底面積 × 高さ ÷ 3 なので、 です。先に と計算すると、 (cm³) です。

答え: 47.1 cm³

答え:

よくある誤り

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

この技能の次に学べること