与えられた円錐を頂点と底面の円の中心を通る平面で切断した立体の体積、表面積、および側面のおうぎ形の中心角の大きさを求める問題です。

幾何学体積表面積円錐扇形三次元図形
2025/8/7

1. 問題の内容

与えられた円錐を頂点と底面の円の中心を通る平面で切断した立体の体積、表面積、および側面のおうぎ形の中心角の大きさを求める問題です。

2. 解き方の手順

(1) 立体の体積
この立体は、円錐の半分の体積です。円錐の体積は(底面積)×(高さ)×(1/3)で求められます。
底面積は、半径12cmの円の半分なので、(1/2)×π×122=72π(1/2) \times \pi \times 12^2 = 72\pi 平方cmです。
高さは8cmなので、立体の体積は、(1/3)×72π×8=192π(1/3) \times 72\pi \times 8 = 192\pi 立方cmです。
(2) 立体の表面積
この立体の表面積は、底面の半円、側面の扇形、切断面の三角形の面積の和です。
底面の半円の面積は、(1/2)×π×122=72π(1/2) \times \pi \times 12^2 = 72\pi 平方cmです。
側面の扇形の面積は、円錐の側面積の半分です。円錐の側面積は、(母線)×(底面の円周の半分)で求められます。底面の円周の半分は 12π12\pi cmなので、側面の扇形の面積は 10×12π=120π10 \times 12\pi = 120\pi 平方cmです。
切断面の三角形は、底辺が24cm、高さが8cmの三角形なので、面積は (1/2)×24×8=96(1/2) \times 24 \times 8 = 96 平方cmです。
したがって、立体の表面積は 72π+120π+96=(192π+96)72\pi + 120\pi + 96 = (192\pi + 96) 平方cmです。
(3) 側面のおうぎ形の中心角の大きさ
側面のおうぎ形の弧の長さは、底面の半円の弧の長さに等しいので、12π12\pi cmです。
扇形の半径は10cmなので、扇形の円周は 2π×10=20π2\pi \times 10 = 20\pi cmです。
扇形の中心角をθ\thetaとすると、θ360×20π=12π\frac{\theta}{360} \times 20\pi = 12\pi が成り立ちます。
したがって、θ=12π20π×360=35×360=216\theta = \frac{12\pi}{20\pi} \times 360 = \frac{3}{5} \times 360 = 216 度です。

3. 最終的な答え

(1) 192π192\pi 立方cm
(2) (192π+96)(192\pi + 96) 平方cm
(3) 216度

「幾何学」の関連問題

正三角形ABCが円に内接しており、点Dが円上にある。角$\beta$が30°のとき、角$\alpha$の大きさを求める。

正三角形円周角の定理内接四角形角度
2025/8/7

ベクトル $\vec{b} \cdot \vec{c} = t$ とおくとき、ベクトル $\vec{OG}$ を $\vec{a}, \vec{b}, \vec{c}$ および $t$ を用いて表す。...

ベクトル内積空間ベクトルベクトル方程式
2025/8/7

円に内接する四角形ABCDと、その外側に三角形EFCがあります。角$\alpha$, $\beta$, $\gamma$, $\delta$が与えられたとき、これらの角の関係を求める問題です。

四角形三角形内接外接角度対角
2025/8/7

$\vec{b} \cdot \vec{c} = t$ とおくとき、$\vec{OG}$ を $\vec{a}, \vec{b}, \vec{c}$ および $t$ を用いて表す。 $\vec{OG}...

ベクトル内積空間ベクトルベクトル方程式
2025/8/7

四角形ABCDが円に内接している。点EはADとBCの交点、点FはABとCDの交点である。$\beta = 30^\circ$, $\alpha = 60^\circ$ のとき、$\gamma$ の値を...

内接四角形角度三角形
2025/8/7

円に内接する四角形ABCDがあり、ADとBCの交点をE、ABとCDの交点をFとする。 $\angle EBC = \beta = 30^\circ$, $\angle BFA = \alpha = 6...

四角形内接角度三角形
2025/8/7

円に内接するひし形の角度のうち、選択肢の中からあり得る角度を一つ選ぶ問題です。

ひし形内接角度四角形
2025/8/7

三角形ABCが円Oに内接している。角A、つまり$\alpha$が40°のとき、角BOCの半分、つまり$\beta$の大きさを求める。

円周角中心角三角形
2025/8/7

四角形ABCDが円に内接しており、円の中心Oが対角線BD上にある。角$\beta$が40°であるとき、角$\alpha$の大きさを求める。

円に内接する四角形円周角の定理角度
2025/8/7

四角形ABCDが円に内接しており、線分ADとBCの交点をE、線分ABとCDの交点をFとする。 角EBC (β) が30°、角DAC (γ) が50°であるとき、角BFA (α) の大きさを求める問題。

四角形円周角の定理角度
2025/8/7