中3数学:相似な立体図形の体積比(練習問題)

<ポイント>

・ある立体を「一定の割合で拡大・縮小した立体」は、もとの立体と相似である
相似比 a:b ⇒ 体積比 a3:b3
・円すい台の体積は、〔大きい円すい〕-〔小さい円すい〕で求める

【例題】
図のように、円すいを底面に平行な平面で切り取り、高さが3等分になるように3つの立体に分けました。真ん中の立体の体積が28πであるとき、一番下の立体の体積を求めなさい。
相似な立体図形
 
 
【解説】
相似な立体図形2
問題より「底面に平行な平面で3等分した」とありますので、

上の図の〔Aの円すい〕・〔A+Bの円すい〕・〔A + B + Cの円すい〕は相似と言えます。
(それぞれの展開図において、側面の中心角が等しく、底面の円が相似)

〔Aの円すい〕・〔A+Bの円すい〕・〔A + B + Cの円すい〕の相似比は、
高さの関係から、〔Aの円すい〕:〔A+Bの円すい〕:〔A + B + Cの円すい〕=1:2:3
ということです。

この図を用いて、A・B・Cそれぞれの部分の体積を考えていきます。

相似比〔Aの円すい〕:〔A+Bの円すい〕:〔A + B + Cの円すい〕=1:2:3 より、
体積比は 13:23:3 3=1:8:27 となります。

BやCなどの円すい台の体積は、〔大きい円すい〕-〔小さい円すい〕で求めます。
(直接的に求めることはできない)

よって、
Aの部分=1

Bの部分=(A+B)-A=8-1=7

Cの部分=(A+B+C)-(A+B)=27-8=19

よって、Cの部分は「全体27のうち、19がある」ということになります。

そして、問題で与えられているBの部分と比べると、体積比は 7:19 になるので、
〔Cの部分の体積〕=〔Bの体積〕・(19/7)=28π・(19/7)=76π (答え)

<まとめ>

・ある立体を「一定の割合で拡大・縮小した立体」は、もとの立体と相似である
相似比 a:b ⇒ 体積比 a3:b3
・円すい台の体積は、〔大きい円すい〕-〔小さい円すい〕で求める

 

※ 理解を優先するために、あえて大雑把に書いてある場合があります

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