半径 $R$ の円を、中心から距離 $L$ だけ離れた軸の周りに回転させてできるトーラス(ドーナツ型)の体積を求める問題です。ただし、$R < L$ の条件が与えられています。

幾何学トーラス体積回転体パップス・ギュルダンの定理積分
2025/7/24

1. 問題の内容

半径 RR の円を、中心から距離 LL だけ離れた軸の周りに回転させてできるトーラス(ドーナツ型)の体積を求める問題です。ただし、R<LR < L の条件が与えられています。

2. 解き方の手順

トーラスの体積は、パップス・ギュルダンの定理を用いて求められます。パップス・ギュルダンの定理とは、平面図形をある軸の周りに回転させてできる立体の体積は、その図形の面積と、図形の重心が回転軸の周りを一周する距離の積に等しい、というものです。
* まず、回転させる円の面積を求めます。円の面積 AA は、
A=πR2A = \pi R^2
で与えられます。
* 次に、円の重心が回転軸の周りを一周する距離を求めます。円の重心は円の中心にあり、回転軸からの距離は LL です。したがって、重心が一周する距離 dd は、
d=2πLd = 2\pi L
となります。
* 最後に、パップス・ギュルダンの定理を用いてトーラスの体積 VV を求めます。
V=Ad=(πR2)(2πL)=2π2R2LV = A \cdot d = (\pi R^2) \cdot (2\pi L) = 2\pi^2 R^2 L

3. 最終的な答え

トーラスの体積は 2π2R2L2\pi^2 R^2 L です。

「幾何学」の関連問題

(1) $\triangle OAB$ と $\triangle OCD$ の相似条件を述べる。 (2) $OA:AC = 1:1$ のとき、$AB:CD$ の比を求める。 (3) $...

相似平行線三角形
2025/7/25

ベクトル $\vec{A} = 2\vec{i} + 3\vec{j} - \vec{k}$ とベクトル $\vec{B} = -2\vec{i} + \vec{j} + 2\vec{k}$ が与えら...

ベクトル外積内積ベクトルの大きさベクトルのなす角
2025/7/25

## 1. 問題の内容

相似三角形辺の比
2025/7/25

問題は、与えられた円の図において、指定された角度 $x$ の値を求める問題です。ただし、点Oは円の中心です。6つの図についてそれぞれ $x$ を求めます。

角度円周角の定理中心角の定理三角形
2025/7/25

円Oの周上に4点A, B, C, Dがある。ACは直径で、$\angle ACB = 30^\circ$, $\angle DAC = 40^\circ$である。このとき、AB:BC:CD:DAを最も...

円周角角度
2025/7/25

## 1. 問題の内容

ベクトル正射影直線平面交点逆行列連立方程式
2025/7/25

点 A(-2, 4) と点 B(0, 3) が与えられたとき、ベクトル$\overrightarrow{AB}$ の大きさを求める。

ベクトルベクトルの大きさ座標平面
2025/7/25

点P(1,3,4)とyz平面に関して対称な点の座標を求める。

空間座標対称性
2025/7/25

点A(2, 5), B(8, -3), C(3, 0), D(-2, 8), E($\frac{7}{3}$, $\frac{21}{4}$), F(2 + $\sqrt{2}$, 1 + $\sqr...

ベクトル内積座標
2025/7/25

点 A(1, 2) を通り、ベクトル $\vec{n} = (1, 4)$ に垂直な直線の方程式を求める問題です。

ベクトル直線の方程式内積
2025/7/25