【質問】数学(中学):正六角形を回転させてできる立体

〔質問〕
1辺4cmの正六角形がある。この正六角形を、頂点ADを通る直線Lを軸として1回転させてできる立体について次の問いに答えなさい。
(1)表面性を求めなさい。
(2)体積を求めなさい。

(頂点の名前を変更しています)

よろしくお願いします。
正六角形のやり方がわからないです。

〔回答〕
この問題で問われている回転体は、複数の立体を合わせたものです。

上から、円すい・円柱・円すいです。
(平面図形を回転させると、円すい・円柱ができます)
また、円を含む図形では「半径を求める」ことが必須です。

この問題の場合、半径を求める必要があるため、もとの正六角形から求めます。
「正六角形は正三角形6つからできている図形」であることもおさえておきましょう。

さて、今回の回転体の半径を求めていきます。
図に(半径)と示した部分がこの回転体の半径となります。
これは、分けられた「正三角形の高さ」になるので、
4 × {(√3)/2}=2√3 となります。
(正三角形の高さ)=(一辺の長さ)×{(√3)/2} で求めることができます。

また、上の部分にできる円すいの高さも求めないといけません。
この高さはちょうど正三角形の辺の中点となりますので、高さは2とわかります。

(1)表面積…(上の円すい)・(真ん中の円柱)・(下の円すい)に分けて考えます
今回、円すい部分・円柱部分の表面積は「側面積のみ」です。(底面はいずれも隠れるため)
(上の円すい):4 × 2√3 × π (円すいの側面積は、母線×底面の半径×π)
(真ん中の円柱):4√3 × π × 4
(下の円すい):4 × 2√3 × π
これらの合計で表面積は求まります。

(2)体積…(上の円すい)・(真ん中の円柱)・(下の円すい)に分けて考えます
(上の円すい):(2√3)2 × π × 2 × (1/3)
(真ん中の円柱):(2√3)2 × π× 4
(下の円すい):(2√3)2 × π × 2 × (1/3)
これらの合計で体積は求まります。

 

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