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数学 高校生

問題文中の「面が通過する部分の体積」とはどういうことでしょうか? 回転体の体積と違って内接円の部分を引き算しなければならないのはなぜでしょうか? 御回答よろしくお願い致します。

|基本 109 多面体を軸の周りに回転してできる立体の体積 000円 右の図のように、1辺の長さが2の正四面体を2つつなぎ 合わせた六面体がある。 この六面体を直線 PQ を軸として 回転させるとき、この六面体の面が通過する部分の体積V を求めよ。 A B 基本108 指針 「面が通過する部分の体積」 とあるから,単純にはいかない。 そこで、回転体 断面をつかむに従って考えてみよう。 回転体を ABC を含む平面で切ったときの断面は,図のように なる(Oは△ABC の重心, Mは辺BCの中点)。 したがって, 面が通過する部分は, △ABCの外接円から, △ABC の内接円を くり抜いたものと考えられる。このことを立体全体に適用する と V=(内部が通過する部分の体積) (面が通過しない部分の体積) B M A 頂点Pから △ABCに垂線 POを 下ろし 辺BCの中点をMとする。 この六面体の内部が通過する部分の 体積は,半径 OAの円を底面とし, A 線分 OP を高さとする円錐の体積 の2倍である。 C ~M 0 B 注意 問題の六面体は, す べての面が合同な正三角形 であるが, 正多面体ではな い。なぜなら, 頂点に集ま る面の数が3または4のと ころがあり,一定ではない からである。 次に,この六面体の面が通過しない 部分の体積は,半径OMの円を底面とし, 線分 OP を高さ とする円錐の体積の2倍である。 よって V=2x 2×1/2・OAOP-2×1/2 OM-OP ・・・・・ ① △ACM は 30°60° 90°の直角三角形で, AC =2より,AM=√3であり,0は △ABCの重心であるから A= 2 - AM= 2√3 3 OA=123AM= √3 OM= = AM: またOP=√PA-OA=276 これらを ①に代入して V= v=OA-OM)-OP-(+). 2.646x 2 4 1 2√6 4√6 = 3 πC 3 9 C

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数学 高校生

 上では割る2をしているのに切った後の図形の変の数は割らないのですか?

510 基本 例題 107 多面体 正二十面体の各辺の中点を通る平面で, すべてのかどを切り 取ってできる多面体の面の数, 辺の数 e, 頂点の数をそ れぞれ求めよ。 指針 面 /p.509 基本事項 2 このようなタイプの問題では,切り取られる面の形や面の数に注目する。 0000 まず、もとの正二十面体について、頂点の数, 辺の数を調べることから始める。 → 正多面体の辺の数 (1つの面の辺の数)×(面の数)÷2 問題の多面体の頂点の数 v, 辺の数 e, 面の数fの3つのうち, 2つがわかれば、残り 正多面体の頂点の数 (1つの面の頂点の数)×(面の数)÷(1つの頂点に集まる面の数 つはオイラーの多面体定理 v-e+f=2 から求められる。 なお、この定理は,下の CHART で示すように, e=v+f-2 の形の方が覚えやすい CHART オイラーの多面体定理 解答る面の数は5である。 垂直線は の面 e=v+f-2 帳 面 (辺の数)=(頂点の数)+(面の数)-2 基本 例題 1辺の長さ 図のように 等分点の 含む平面- の頂点で 体の体積 指針 右はしの に引け 解答 正二十面体は,各面が正三角形であり、1つの頂点に集ま問題の多面体は,次の図の MAS したがって,正二十面体の 体の 辺の数は 3×20÷2=30 色ということがある。 ようになる。この多面体を 二十面十二面体 よ 301 頂点の数は は3×20÷5=12 ...... ① 次に、問題の多面体について考える。 正二十面体の1つのかどを切り取ると, 新しい面として正 五角形が1つできる。 ①より,正五角形が12個できるから,この数だけ, 正二十 作 面体より面の数が増える。 したがって、面の数は f=20+12=32 辺の数は,正五角形が12個あるから① e=5×12=60 18 =9 S LOC 頂点の数は,オイラーの多面体定理から 正二十面体の各辺の中点 が,問題の多面体の頂点 になることに着目して、 頂点の数から先に求めて よい。 v=60-32+2=30 面接 練習 ② 108

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