ラ・サール中学校1989年算数2日目第3問(解答・解説)
回転体の体積の問題ですね。
N角形を回転させた立体は、必ず円柱と円すい(円すい台)の組み合わせになります。
図形が回転軸から離れている部分は、とりあえず埋め合わせて考え、あとで、取り除きます(「たしすぎたら、ひく」)。
見取り図を描くと、下の図のようになります(この問題であれば、見取り図を描かなくてもできますが・・・)。
(参考)回転体の見取り図の描き方
@回転する図形を対称軸に関して折り返した図形(線対称図形)を描きます。
A対称な点同士をまるく(つぶれた円のように)結びます。
∠AOC=45゚、∠OCA=90゚、OC=1cmだから、AC(BD)=1cmとなります。 ←三角定規(直角二等辺三角形)を利用しました。
(体積について)
半径1cm、高さ1cmの円すいと半径1cm、高さ2cmの円柱の体積の和から、半径1cm、高さ1+2=3cmの円すいの体積をひけばいいですね。
求める体積 「和」+「差」で求める!
=1×1×3.14×1×1/3+1×1×3.14×2−1×1×3.14×3×1/3
=3.14×1/3×(1+6−3) ←分配法則の逆を利用しました。
=3.14×4/3
=3.14+3.14×1/3 ←4/3=1+1/3として、分配法則を利用しました。
=3.14+1.04・・・ ←暗算でできましたね。
=4.18・・・
→4.2cm3 ←四捨五入によって小数第1位まで求めました。
となります。
なお、見取り図を描かない場合は、回転軸と1辺を共有する三角形、長方形を回転軸のまわりに回転した図形がそれぞれ円すい、円柱となることを利用して、次のように処理します。
三角形OCAを回転軸のまわりに回転した図形(円すい)
+長方形ACDBを回転軸のまわりに回転した図形(円柱)
−三角形ODBを回転軸のまわりに回転した図形(円すい)
とします(計算は、上と同じです)。
(全表面積について)
半径1cm、高さ1cm(母線の長さ1.4cm)の円すいの側面積と半径1cm、高さ2cmの円柱の側面積と半径1cm、高さ3cm(母線の長さ3.2cm)の円すいの側面積を合計すればいいですね。
求める全表面積
=1.4×1×3.14+2×2×3.14+3.2×1×3.14 ←円すいの側面積の公式(母線×底面の円の半径×円周率)を利用しました。円柱の側面は、円柱の高さを縦、円柱の底面の周りの長さを横とする長方形になりますね。
=(1.4+4+3.2)×3.14 ←分配法則の逆を利用しました。
=8.6×3.14
=25.12 ←3.14×8
+ 1.884 ←3.14×0.6
27.004
→27.0cm2 ←四捨五入によって小数第1位まで求めました。
となります。
なお、見取り図を描かない場合は、線分OA、AB、OBが作る面の面積の和を求めればいいと考えます。