数式で独楽する

数式を使って楽しむブログです

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目で見る円錐、角錐の体積

底面積 S、高さ hの円錐、角錐の体積$V$は
\begin{equation}
V = \frac{1}{3} \, Sh
\end{equation}であることは、中学校で習います。
ですが、なぜそうなるのかは、教えてくれません。


積分を上手に使うと、求めることができます。
円錐、角錐の体積 - 数式で独楽する

本稿では、視覚に訴えてみます。

写真には、底面が一辺5cmの正方形で高さが5cmの四角錐が3つ並んでいます。
なお、四角錐の側面と背面は直角二等辺三角形となっています。
3つとも、合同であることに着目します。

3つの四角錐を組み合わせます。

一辺が5cmの立方体になりました。
言い換えると、底面が一辺5cmの正方形で高さ5cmの四角柱です。

つまり、四角錐の体積は、四角柱の体積の1/3であることが分かります。

補足

四角錐は簡単に作れます。

  • 「一辺5.0cmの正方形」を1つ
  • 「直角を挟む2辺が各5.0cmの直角二等辺三角形」を2つ
  • 「直角を挟む2辺が5.0cmと7.1cm弱 \left(= 5 \sqrt{2} \, \mbox{cm} \right)の直角二等辺三角形」を2つ

を切り抜いて組み合わせると完成です。手作業なら7.05~7.1cmで切っておけば大体合います。
同じものを3組作ります。

なお、5cmである必要はありませんが、辺の比は文の通りとしてください。