角柱と円柱の体積はなぜ同じ?公式の秘密と計算ミスを防ぐ裏ワザを徹底解説

角柱と円柱の体積はなぜ同じ?公式の秘密と計算ミスを防ぐ裏ワザを徹底解説

角柱と円柱の体積はなぜ同じ?公式の秘密と計算ミスを防ぐ裏ワザを徹底解説とはどのようなものなのか? 専門的な分析を丁寧に紐解いて紹介します。

基礎を固めた上で、定期テストや入試で頻出する3つの典型パターンに挑戦してみましょう。知識を「使える道具」に変える角柱と円柱の体積練習問題です。

練習問題1:標準的な三角柱の体積

【問題】底面が「底辺6cm、高さ4cmの直角三角形」で、柱体の高さが10cmである三角柱の体積を求めなさい。
【解法ステップ】
1. 底面積を求める:$6 \times 4 \div 2 = 12\ (\text{cm}^2)$
2. 体積公式(底面積 × 高さ)に当てはめる:$12 \times 10 = 120\ (\text{cm}^3)$
【答え】$120\ \text{cm}^3$

練習問題2:中空パイプ型(ドーナツ型円柱)の体積

【問題】外側の半径が5cm、内側の空洞の半径が3cm、高さが8cmの金属パイプ(中空の円柱)の体積を求めなさい。(円周率は3.14とする)
【解法ステップ】
1. 底面(ドーナツ形)の面積を一度に処理する:
外側の底面積 $-$ 内側の底面積 $= (5 \times 5 \times 3.14) - (3 \times 3 \times 3.14) = (25 - 9) \times 3.14 = 16 \times 3.14$
2. 体積を計算する(3.14は最後に掛ける):
$(16 \times 8) \times 3.14 = 128 \times 3.14 = 401.92\ (\text{cm}^3)$
【答え】$401.92\ \text{cm}^3$(中学数学では $128\pi\ \text{cm}^3$)

練習問題3:斜めに切断された円柱(切断立体)

【問題】底面の半径が3cmの円柱を、上部で斜めにスパッと切断した立体がある。最も高い部分の高さが12cm、最も低い部分の高さが6cmであるとき、この立体の体積を求めなさい。
【解法ステップ】
切断された立体は、「全く同じ立体を上下逆さまにして2つくっつける」と、高さが $(12 + 6) = 18\ \text{cm}$ の1つの大きな円柱になります。
1. 合体させた円柱の体積:底面積 $\times$ 合計の高さ $= (3 \times 3 \times \pi) \times 18 = 162\pi$
2. 求めたい立体はその半分:$162\pi \div 2 = 81\pi\ (\text{cm}^3)$
(小6算数の場合:$9 \times 9 \times 3.14 = 81 \times 3.14 = 254.34\ \text{cm}^3$)
【答え】$254.34\ \text{cm}^3$(または $81\pi\ \text{cm}^3$)

田中 結衣
著者

田中 結衣

グルメと旅を愛するフリーライター。全国各地の隠れた魅力を独自の視点から紹介します。