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広島女学院中学高等学校

更新情報

2017.02.15

正方形の回転体(高3生徒の質問から)

現在高校3年生は、来るべき入試に向けて最後の調整を

図っています。学校では毎日のように、それぞれの教員が

個別指導をしています。Clipboard01

生徒の質問から、少し変えた問題を紹介しましょう。

「正方形ABCDの頂点Dを通る直線ℓがある。正方形

ABCDをℓからθだけ傾け、ℓを回転の軸として1

回転させるとき、その回転体の体積Vが最大になる

ときのθとVの値をそれぞれ求めよ。」Clipboard04

右上図のように正方形を回転させると、右中図のような

立体になります。立式はそれほど難しくはありませんが、

その後の計算が少々複雑です。しかし計算して行くと、見

事に授業で学習した変形が現れます(それはそれで面白い

のですが、ここでは割愛します。腕に覚えのある方はぜひ、

取り組んでみてください)。日頃の授業がいかに大切である

かがよくわかります。

さらに、この図を見ていると、点Bの高さを考えること

により、三角関数の合成の式

sinθ+cosθ=sin(θ+45°)

が成り立つこともわかります(右下図)。教師はこのように

して、生徒の質問からも学んでいるのです。Clipboard05