1辺の長さが1の立方体ABCD-EFGHを平面BEDと平面BGDで切断したときにできる立体の体積を求める問題です。

幾何学立体図形体積立方体四面体空間図形
2025/8/14

1. 問題の内容

1辺の長さが1の立方体ABCD-EFGHを平面BEDと平面BGDで切断したときにできる立体の体積を求める問題です。

2. 解き方の手順

切断された立体は、立方体から2つの四面体B-AEDとB-CGDを取り除いたものと考えられます。
立方体の体積は、13=11^3 = 1 です。
四面体B-AEDとB-CGDは合同な四面体であり、それぞれの体積を計算します。
四面体B-AEDの体積は、V=13×(底面積)×(高さ)V = \frac{1}{3} \times (\text{底面積}) \times (\text{高さ}) で計算できます。底面を三角形AEDとすると、その面積は 12×AE×AD=12×1×1=12\frac{1}{2} \times AE \times AD = \frac{1}{2} \times 1 \times 1 = \frac{1}{2} です。高さはBから面AEDへの距離ですが、これは立方体の辺の長さなので1です。よって、四面体B-AEDの体積は 13×12×1=16\frac{1}{3} \times \frac{1}{2} \times 1 = \frac{1}{6} となります。
同様に、四面体B-CGDの体積も 16\frac{1}{6} となります。
したがって、求める立体の体積は、立方体の体積から2つの四面体の体積を引いたものとなります。
V立体=V立方体2×V四面体=12×16=113=23V_{\text{立体}} = V_{\text{立方体}} - 2 \times V_{\text{四面体}} = 1 - 2 \times \frac{1}{6} = 1 - \frac{1}{3} = \frac{2}{3}

3. 最終的な答え

23\frac{2}{3}

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