算数


      「回転体の体積・表面積の問題」

      回転体の問題は出題が少なくなっていましたが,最近再び増えてきました。見取

      図を書いて解くのが基本ですが,表面積,体積ともに基本と考え方があるので,

      それを利用して解くこともできます。



(問題)

 図Tのような直角三角形を図Uのように4枚組み合わせます。この図形を直線

(ア)の回りに1回転させたときにできる立体について,次の問いに答えなさい。

ただし,円周率は3.14とします。

     

(1) この立体の体積は何cm3ですか。

(2) この立体の表面積は何cm3ですか。

 

(解答)

(1) 回転体の体積は底辺が回転軸の上にある平行四辺形と三角形をもとに考えま

  す(図ア)。

      

   1.平行四辺形を回転させると, 体積=高さ×高さ×円周率×底辺

   2.三角形を回転させると,   体積=高さ×高さ×円周率×底辺÷3

  三角形ACDを回転させてできる立体の体積は,底辺ACで高さがDBだか

  ら,

   3×3×3.14×8÷3=75.36cm3

      

  上の図イで赤く塗られた三角形DFGを回転させてできる部分の体積は,長

  方形BCGFを回転させた部分と三角形ABDを回転させた部分の合計から,

  三角形ACGを回転させた部分を除いたものになるので,

   6×6×3.14×4+3×3×3.14×4÷3

    −6×6×3.14×8÷3

   =3.14×(6×6×4+3×3×4÷3−6×6×8÷3)

   =3.14×(144+12−96)

   =3.14×60

   =188.4cm3

  これは三角形DEFを回転させた立体の体積と等しいので,

  全体の体積=75.36+188.4×2=452.16cm3

                         答 452.16cm3

(2) 表面積は線分に分けて考えます。基本の形は次の3つです(図ウ)。

      

   1.回転軸に垂直な線分は「円」になる。

   2.回転軸に平行な線分は「円柱の側面」になる。

   3.回転軸と斜めに交わる線分は「円錐の側面」になる。  

  これらを基に考えると,

  線分EGが回転してできた面は,底面の半径が6cm,高さが8cmの円

  柱の側面になり、2つの線分AG,CEが回転してできた面は,底面の半

  径が6cm,母線が10cmの円錐の側面になります。

   1.円柱の側面積=底面の周×高さ=底面の半径×高さ×円周率×2

   2.円錐の側面積=底面の周×母線÷2=底面の半径×母線×円周率

  上の2つの計算式を用いて,

   6×10×3.14×2+6×8×3.14×2

   =3.14×(6×10×2+6×8×2)

   =3.14×(120+96)

   =3.14×216

   =678.24cm2

                          答 678.24cm2

 *回転体の問題は着目する面や線分によって計算方法が何通りも出てきます。 


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