福来魚 fukuragi
福来魚 fukuragi
『(1) 正方形を(1本の)対角線で回転させたときにできる立体を、元の正方形に垂直で正方形の2辺と平行になっている平面で切断したときの断面積を求めさせる問題』
『(2) 正方形を(2本の)対角線で回転させたときにできる(2つの)立体の共通部分の体積を求めさせる問題』
が出題されました。
<考え方>
(1)の回転体は2つの合同な「円錐」を底面で合わせた立体です。母線に平行な平面で切断すると、(2つの)「放物線」で囲まれた断面となります。
2つの円錐を平面で切ってみました。少し画像が荒いですが、断面が2つの放物線で囲まれた形をしていることがわかります。
<考え方>
(2)の(2つの)立体の共通部分は、(1)の断面を利用するとに内側にある方の放物線で囲まれた部分の面積を積分すると求めることができます。(1)ができれば、(2)の方が易しい問題です。
3Dプリンターで制作中、z軸方向の断面が見られました。x,yに関して対称性はあるもののシュタインメッツの立体とは異なり、断面は、「正方形」ではありません。問題の出題意図として、対称性にこだわってz軸方向の断面を切らないよう注意する誘導が(1)にあったようです。
2つの回転体(4つの円錐)を重ねたときの立体です。説明されないと、円錐だと気づくのは難しいと思われます。
2つの回転体の共通部分です。