底面が 1 辺 6 cm の正方形で、高さが 5 cm の四角すいがあります。この四角すいの体積は何 cm³ ですか。
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
- 角柱・円柱の体積 (算数 立体図形)
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- 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)
- 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
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)
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
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
÷ 3 を忘れて柱の体積を答えてしまう誤り(半径 3 cm、高さ 5 cm の円すいを とする)。正しくは
ななめの辺の長さ(母線)を高さとして使ってしまう誤り(底面の半径 3 cm、母線 5 cm、高さ 4 cm の円すいを とする)。正しくは垂直な高さ 4 cm を使って
円の底面積に直径を使ってしまう誤り(直径 6 cm の円すいの底面積を とする)。正しくは半径 3 cm を使って
三角すいで、底面の三角形の面積の ÷ 2 と体積の ÷ 3 のどちらかを忘れる誤り(底辺 4 cm・高さ 3 cm の三角形を底面とし、高さ 5 cm の三角すいを とする)。正しくは
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
辺の長さが の立方体 があります。正方形 が底面で、, , , は底面に垂直な辺です。辺 上に となる点 をとります。この立方体を 点 , , を通る平面で切って つの立体に分けるとき、頂点 を含む方の立体の体積は何 ですか。
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。
6 cm母線の長さが 、底面の円の半径が の円錐がある。この円錐の体積は何 か求めよ。ただし、円周率は とする。
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。
5 cm4 cm6 cm底面の円の半径が cm、高さが cm の円すいがあります。この円すいの体積は何 cm³ ですか。円周率は 3.14 とします。
8 cm3 cm底面の半径が 、高さが の円錐があります。この円錐の高さを 等分する つの点を通り、底面に平行な つの平面で円錐を切り、 つの立体に分けます。このとき、 つの立体のうち真ん中の立体の体積を求めなさい。ただし、円周率は とします。
6 cm9 cm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。
6 cm8 cm10 cm底面が 辺 の正方形 で、側面の辺 の長さがすべて である正四角錐 がある。この正四角錐の体積を求めよ。
8 cm8 cm9 cm、、 の直角三角形 があります。この三角形を、斜辺 を軸として 回転させてできる立体の体積は何 ですか。
角 B が直角の直角三角形 ABC があり、AB = 6 cm、BC = 9 cm です。
この三角形を、辺 AB を軸として 1 回転させてできる立体を(あ)、辺 BC を軸として 1 回転させてできる立体を(い)とします。
立体(あ)の体積は、立体(い)の体積より何 cm³ 大きいですか。円周率は 3.14 とします。
6 cm9 cm辺の長さが の立方体 があります。底面は正方形 、上面は正方形 で、, , , はどれも底面に垂直な辺です。 点 , , を通る平面に、頂点 から垂線をひくとき、その垂線の長さ(頂点 と平面 との距離)は何 か求めなさい。
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 底面の半径が 、高さが の円錐の容器の中に、球が 個入っています。この球は、円錐の底面と側面の両方にぴったり接しています(円錐の底面にも、側面にもちょうど接する、この円錐の中に入るいちばん大きい球です)。円錐の内部のうち、球の外側の部分の体積は何 か求めなさい。ただし、円周率は とし、容器の厚さは考えないものとします。
台形 ABCD があります。辺 AD と辺 BC は平行で、角 B は直角です。また、AB = 6 cm、AD = 3 cm、BC = 6 cm です。
この台形を対角線 AC で 2 つの三角形に分けます。そのうち三角形 ACD を、直線 AB を軸として 1 回転させてできる立体の体積は何 cm³ ですか。円周率は 3.14 とします。
6 cm3 cm6 cmある円錐の側面の展開図は、中心角が のおうぎ形です。この円錐の表面積が のとき、円錐の体積は何 ですか。
側面の展開図 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。
正方形 を底面とする正四角錐 があります。この正四角錐の高さは 、表面積は です。この正四角錐の体積は何 ですか。
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底面が 辺 の正方形 で、 である正四角錐 があります。この正四角錐の体積は です。
この正四角錐の表面積は何 ですか。
8 cm底面の半径が 6 cm、高さが 9 cm の円すいがあります。この円すいの頂点を A、底面の円の中心を O とします。線分 AO は底面に垂直で、長さは 9 cm です。
線分 AO 上に、AP = 3 cm となる点 P をとります。点 P を通り、底面に平行な平面でこの円すいを切って、2 つの立体に分けました。
このうち、底面をふくむ方の立体の体積は何 cm³ ですか。円周率は 3.14 とします。
6 cm9 cm3 cm直方体 ABCD-EFGH があります。上の面は長方形 ABCD、下の面は長方形 EFGH 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 = 12 cm、AD = 6 cm、AE = 8 cm です。
この直方体の 4 つの頂点 B、D、E、G を頂点とする三角すい BDEG の体積は何 cm³ ですか。
12 cm6 cm8 cm辺の長さが の立方体 があります。正方形 が底面、正方形 が上面で、, , , はどれも底面に垂直な辺です。辺 の中点を 、辺 の中点を とします。この立方体を 点 , , を通る平面で切って 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。
辺の長さが の正方形 があります。頂点 を通り、対角線 に垂直な直線を とします(直線 は対角線 に平行で、正方形とは点 だけを共有します)。正方形 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。
この技能の次に学べること
- 回転体の体積 (算数 立体図形)
- 直方体を平面で切った立体の体積 (算数 立体図形)
- 相似な立体の体積比 (中学数学 相似と三平方の定理)
- 三平方の定理と空間図形 (中学数学 相似と三平方の定理)
- 球の体積と表面積 (中学数学 空間図形)