算数


    「回転体の表面積・体積」

    中学入試での回転体は円柱・円錐の組み合わせを考えて解く問題です。体積・表面積に
    は基本の計算法があり、それをそのまま利用したり相似の考え方を利用したりして解く
    ことができます。


<問題>

 次の図で四角形ABCDは1辺の長さが5cmのひし形,AE=3cm,EB=4cmです。
 四角形ABCDを直線Lを軸として1回転させたときにできる立体について,次の問
 に答えなさい。ただし,円周率は3.14とします。

  

(1) 立体の体積を求めなさい。


(2) 立体の表面積を求めなさい。














<解答>

 回転体の体積は、次のように2種の立体をもとに分けて考えることができます。

 A:回転軸に接する平行四辺形でできる立体

  

  円柱の体積と同じ計算になり、

   体積=(a×a×3.14)×b=a×a×b×3.14

 B:回転軸に接する三角形でできる立体

  

  円錐の体積と同じ計算になり、

   体積=(a×a×3.14)×b÷3=a×a×b××3.14  

 回転体の表面積は、次の3種の線分でできる図形をもとに考えることができます。

 A:回転軸に接し、回転軸に垂直な線分でできる図形

  

   円になるので、

    面積=a×a×3.14<

 B:回転軸に接し、回転軸に垂直でない線分でできる図形

  

   円錐の側面になるので、

    面積=a×b×3.14

 C:回転軸に平行な線分でできる図形

  

   円柱の側面になるので、

    面積=(a×2×3.14)×b=a×b×2×3.14

 この問題では使いませんが、多くの問題では相似の性質も使って長さ・面積・体積の比
 を求めて解いていきます。



(1) 回転軸に接した平行四辺形を回転させた場合なので、

   4×4×5×3.14=251.2cm3

                          答 251.2cm3


(2) 2辺AB、DCでできる図形の面積は等しく、

   4×5×3.14×2=125.6cm2

  辺BCでできる図形の面積は、

   4×5×2×3.14=125.6cm2

  よって表面積は、

   125.6+125.6=251.2cm2

                          答 251.2cm2



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