三角錐の体積(積分学まで待たねばならないか?) • 図左が、正三角錐。右が正四角錐。 これもまた、数学成書において証明 は「積分法まで待たなければならず、 記憶しておくと便利」と解説されて いる。 しかし、多面体タイルを使えば、角 錐の体積 (1/3)(底面積)(高さ) はいとも容易く、文字を用いた計 算もピゴラスの定理と無理数の計 算が できれば可能。 これができる前提は、タイルによっ て、組立てたり分解したりすること。 橙色の三角錐は直方体の1/3 • 左上の画像が多面体タイルで作っ た直方体。一辺をaとするとその体 積は、a×a×a a3 下の画像は、直方体を構成する 多面体が分かるように分解したも の。黄色2つと、橙1つが同じ大 きさであり、橙の 三角錐の体積は、直方体の体積の 1/3であることが分かる。 (1/3) a3 三角錐の体積を求める1 • 三角錐の底辺1辺を√2aとする と垂線の長さはピタゴラスの定 理を用いて h 2 +(√2a/2) 2 =(√2a) 2 これを計算して h 2 = 3a 2/2 h = √3a/√2 (h>0) したがって、底面積 (√2a×h)/2 = √3a2/2 これを(1/3) a3に代入すると (1/3)(√3a2/2)(2a/√3) この(2a/√3)は三角錐の高さです。 したがって、 1/3(底面積)(高さ) この計算は、「積分学」を待つ程の ことはない。 三角錐の体積を求める2 • 三角錐の一辺を√2aとしたと き、AH2+BH2=(√2a)2 • BH=(2/3)BM • BM2=BC2-CM2 =(√2a)2--(√2a/2)2 =3a 2 /2 BM=√3a/√2 BH=2√3a/3√2 AH2=(√2a)2 -BH2=2a2 -12a2 /18 =24a2/18=4a2/3 AH=2a/√3 これが三角錐の高さ、これ に底面積√3a2/2をかけると (2a/√3)(√3a2/2 )= a3 一辺aの直方体の体積となる。
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