直角三角形ABCを、ABを軸に回転させてできる立体Pと、BCを軸に回転させてできる立体Qの体積をそれぞれ求め、Pの体積がQの体積の何倍かを求める問題です。AB = 3a、BC = 4bです。

幾何学体積円錐回転体相似
2025/4/4

1. 問題の内容

直角三角形ABCを、ABを軸に回転させてできる立体Pと、BCを軸に回転させてできる立体Qの体積をそれぞれ求め、Pの体積がQの体積の何倍かを求める問題です。AB = 3a、BC = 4bです。

2. 解き方の手順

* 立体Pは、底面の半径が4b、高さが3aの円錐である。
* 立体Qは、底面の半径が3a、高さが4bの円錐である。
* 円錐の体積は、(1/3)底面積高さ(1/3) * 底面積 * 高さで求められる。
立体Pの体積をVp、立体Qの体積をVqとすると、
Vp=13π(4b)2(3a)V_p = \frac{1}{3} \pi (4b)^2 (3a)
Vp=13π(16b2)(3a)V_p = \frac{1}{3} \pi (16b^2)(3a)
Vp=16πab2V_p = 16 \pi ab^2
Vq=13π(3a)2(4b)V_q = \frac{1}{3} \pi (3a)^2 (4b)
Vq=13π(9a2)(4b)V_q = \frac{1}{3} \pi (9a^2)(4b)
Vq=12πa2bV_q = 12 \pi a^2b
Pの体積がQの体積の何倍であるかは、Vp/VqV_p / V_qで求められるので、
VpVq=16πab212πa2b=16b12a=4b3a\frac{V_p}{V_q} = \frac{16 \pi ab^2}{12 \pi a^2b} = \frac{16b}{12a} = \frac{4b}{3a}

3. 最終的な答え

4b3a\frac{4b}{3a}

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