底面の円の半径が $a$、高さが $h$ の円錐 A がある。円柱 B は、底面の円の半径が円錐 A の2倍(つまり $2a$)で、高さは円錐 A と同じ $h$ である。円柱 B の体積は円錐 A の体積の何倍になるかを求める。

幾何学体積円錐円柱半球半径
2025/5/6
## (3)の問題

1. 問題の内容

底面の円の半径が aa、高さが hh の円錐 A がある。円柱 B は、底面の円の半径が円錐 A の2倍(つまり 2a2a)で、高さは円錐 A と同じ hh である。円柱 B の体積は円錐 A の体積の何倍になるかを求める。

2. 解き方の手順

* 円錐Aの体積を求める。円錐の体積は VA=13×π×(底面の半径)2×高さV_{A} = \frac{1}{3} \times \pi \times (\text{底面の半径})^2 \times \text{高さ} で求められるので、円錐Aの体積は VA=13πa2hV_{A} = \frac{1}{3} \pi a^2 h
* 円柱Bの体積を求める。円柱の体積は VB=π×(底面の半径)2×高さV_{B} = \pi \times (\text{底面の半径})^2 \times \text{高さ} で求められるので、円柱Bの体積は VB=π(2a)2h=4πa2hV_{B} = \pi (2a)^2 h = 4\pi a^2 h
* 円柱Bの体積が円錐Aの体積の何倍かを求める。VB/VAV_{B} / V_{A} を計算する。
VB/VA=(4πa2h)/(13πa2h)=4÷13=4×3=12V_{B} / V_{A} = (4\pi a^2 h) / (\frac{1}{3} \pi a^2 h) = 4 \div \frac{1}{3} = 4 \times 3 = 12

3. 最終的な答え

12倍
## (4)の問題

1. 問題の内容

半径が rr の半球の形をした立体 A と、底面の円の半径が rr で高さが 2r2r の円柱の形をした立体 B がある。立体 A の体積は立体 B の体積の何倍になるかを求める。

2. 解き方の手順

* 立体A (半球) の体積を求める。球の体積は V=43πr3V = \frac{4}{3}\pi r^3 なので、半球の体積は VA=12×43πr3=23πr3V_{A} = \frac{1}{2} \times \frac{4}{3} \pi r^3 = \frac{2}{3}\pi r^3
* 立体B (円柱) の体積を求める。円柱の体積は VB=π×(底面の半径)2×高さV_{B} = \pi \times (\text{底面の半径})^2 \times \text{高さ} で求められるので、VB=πr2(2r)=2πr3V_{B} = \pi r^2 (2r) = 2\pi r^3
* 立体Aの体積が立体Bの体積の何倍かを求める。VA/VBV_{A} / V_{B} を計算する。
VA/VB=(23πr3)/(2πr3)=23÷2=23×12=13V_{A} / V_{B} = (\frac{2}{3}\pi r^3) / (2\pi r^3) = \frac{2}{3} \div 2 = \frac{2}{3} \times \frac{1}{2} = \frac{1}{3}

3. 最終的な答え

13\frac{1}{3}

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