立体を斜めに切断した場合の体積

 

・直方体

次は直方体を斜めに切断した場合の体積です.

底面積をS,直方体なので,底面は長方形となり,それぞれの長さをw,d,とします.

直方体の縦4辺を横切る断面なので,a, b, c, dの4点が存在することになりますが,どんな点をとってもいいわけではなく,

平面にするためには3点を決めると残りの点の高さが決まります

a, b, c,それぞれに底面と平行な補助線を引くと,それぞれの三角形の合同から,

\( \Large \displaystyle d = b-a+c = c-a+b \)

\( \Large \displaystyle a + d = b + c \)

が成り立つことがポイントとなります.

 

三角柱の場合のように,どのように分割して体積を求めようかな?と考えていたのですが,ふと..

 直方体をに分割したら二つの三角柱になるのでは?

と気づきました.

赤面が断面です.底面が長方形なので,それぞれの底面積は等しくなり,S/2,となります(これがポイント)

それぞれの三角柱の体積は,

\( \Large \displaystyle V = V_1 + V_2 = \frac{a+b+d}{3} \frac{S}{2} + \frac{a+c+d}{3} \frac{S}{2} \)

\( \Large \displaystyle = \frac{2a+b+c+2d}{6} S \)

\( \Large \displaystyle = \frac{3a+3d}{6} S \)

\( \Large \displaystyle = \frac{a+d}{2} S \)

\( \Large \displaystyle = \frac{(a+d)+(a+d)}{4} S \)

\( \Large \displaystyle = \frac{a+b+c+d}{4} S \)

この計算のポイントは,

 分割した底面積が等しい

点にあります.つまり,

 立方体,直方体,さらには,平行四辺形,ひし形,のみ成り立つ公式

 

と言えます.ちなみに,台形で同様の計算を試みたところ,結構複雑な計算式となってしまいました.

 

次は,正多角形を底面に持つ立体です.これは,自分自身の計算では成り立ちましたが,ネットを見てもそのような記述が見当たらず,本当に正しいかはちょっと不安です.

 

l t r