・三角柱
次は三角柱を斜めに切断した場合の体積です.
それぞれの高さが,a, b, c, となります.三角形の場合にはどの値をとっても断面は平面となります(四角形となると事情が異なる)
底面積は,S,底辺と高さをw, h, としてaの高さと底面が平行になるように補助線を引きます.
底面積は,
\( \Large \displaystyle S = \frac{w+h}{2} \)
ここで,これらの補助線を利用して,求めたい体積を三つの分けて考えていきます.
一番下の面,これは簡単で,
\( \Large \displaystyle V_1 = S \cdot a \)
です.
底面がS,高さが,c-a,の三角錐となるので,
\( \Large \displaystyle V_2 = \frac{1}{3} S \cdot (c-a) \)
これはちょっとややこしいですが,
底面積:\( \Large \displaystyle = \frac{1}{2} W \cdot (b-a) \)
高さ : h
の三角錐ですので,
\( \Large \displaystyle V_3 = \frac{1}{2} w \cdot (b-a) \cdot \frac{1}{3} h = \frac{1}{3} S \cdot (b-a) \)
これらを足し合わせたものが目的のなる体積なので,
\( \Large \displaystyle V = V_1 + V_2 + V_3 = S \cdot a + \frac{1}{3} S \cdot (c-a) + \frac{1}{3} S \cdot (b-a)\)
\( \Large \displaystyle = S \left[ \frac{3a}{3} + \frac{c}{3} - \frac{a}{3} + \frac{b}{3} - \frac{a}{3} \right] \)
\( \Large \displaystyle = S \left[ \frac{a + b + c}{3} \right] \)
となり,無事,公式を導き出すことができました.
三角柱の場合,底面積さえわかれば,底面の形状には依存しないことに注意です.
次は,直方体です.