第203問の解答


1.問題 [立体図形

問題図1
図は、ある立体展開図で、ピンク色正方形面積18cm2となっています。水色台形部分は、正方形と一辺の長さが等しい正三角形8つでできており、実線部分を折り曲げて立体を作ります。

 では、この展開図を組み立てて出来る立体体積何cm3でしょうか。

 

 


2.解答例1Hamayanさん、CRYING DOLPHINさん、Gouさん、祝いビルさん、おがけんさん、トトロ@Nさん、長野美光さん、中村明海さん、他多数)

問題の立体図1のようになります。
これを2個、底面同士をくっつけて片方を90度ひねると図2のように正四面体ができます。

(参考)JavaAppletによる動く立体図

図1
参考図1

図2
参考図2
図3
参考図3
図4
参考図4

図5
参考図5

図3から、正四面体の体積は、立方体から4個三角錐を取り除いたものと等しいことから、立方体体積1/3となります。(第176問第131問参照)

図1で底面である正方形の一辺の長さをaとすると、a2=18
図2正四面体の一辺の長さは、2a
図3立方体の一辺の長さをbとすると、b2=2a2=36
 よってb=6。(図4を参照)

求める立体の体積をとすると、2V=b3×1/3、V=b3/6=63/6=36となります。

答:36cm3

 以上


3.解答例2ありっちさん、M.Hossieさん、うっしーさん、他)

下図に求める立体3つの部分に切断すると、真ん中は三角柱、両端の三角錐を合わせると一辺の長さが正四面体ができます。

参考図3

正四面体の体積を、真ん中の三角柱の体積をとすると、合わさった部分の三角形は共通だから、/2=(V/2)/3、V=V/3
よって求める立体の体積V=V+V=V×4

解答例1の図3と同様に正四面体がすっぽり入る立方体(一辺の長さb')を考えると、b'2=a2/2=9、よってb'=3。(図5参照)
従って、V=b'3/3×4=33/3×4=36

 以上


4.解答例3H.Takaiさん他)

参考図4

上図のように、一辺が正四面体2個と、一辺がの正方形を底面とする四角錐に分かれます。

正四面体の体積は、解答例2と同様にして、3/3=9cm3

四角錐の高さは、正四面体の相対する二辺の距離だから、図3より正四面体をすっぽり包む立方体の一辺すなわちb'=3cm

よって、四角錐の体積=1/3×18×3=18cm3

以上から、求める立体の体積9×2+18=36cm3