CHAPTER 04 · 練習プリント・確認問題

立体の展開と表面上の道のり

通る面を開き、一直線の道を考えよう。長さ・割合・面積をつなぐ12題です。

画面とPDFは同じ12題です。問題・答えのPDFは、どちらも1ページ2題で番号が対応しています。

「動く教材」と「練習プリント」の番号は別です。このページとPDFは同じ番号です。

道の考え方と、図の約束

基本01〜04

01
基本

2つの面を開いて考える

横6cm、奥行き4cm、高さ4cmの直方体です。図は前面と上面を開いたものです。AからBへの道は図で一直線になり、その長さは10cmです。

  1. 開いた長方形のたての長さは何cmですか。
  2. 立体の表面上での、AからBまでの道の長さは何cmですか。
  3. 道が折り目と交わる点をPとします。CPは何cmですか。
問題の図
問題図:2つの面を開いて考える通る面を開いた図前面4上面46cmABPC道ABの全長:10cm

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ヒント1 見るところ
開いても、表面上の道の長さは変わりません。

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答え
  • (1) 長方形のたて(cm):8cm
  • (2) 表面上の道の長さ(cm):10cm
  • (3) CP(cm):3cm

考え方

  1. たては直方体の高さと奥行きを合わせた長さです。4+4=8cmです。
  2. 面を開いても、その上の道の長さは変わりません。したがって、表面上でも10cmです。
  3. Pは長方形の高さの半分のところにあります。横に進む長さも半分なので、CP=6÷2=3cmです。
解答の図
解答図:2つの面を開いて考える通る面を開いた図前面4上面46cmABP3C道ABの全長:10cm
02
基本

3つの面を通る道

横10cm、奥行き4cm、高さ3cmの直方体です。前面・上面・後面を図のように開きます。この順に通る最短の道は、図の直線ABです。

  1. 開いた図のたての長さは何cmですか。
  2. 最初の折り目を通る点Pについて、CPは何cmですか。
  3. 次の折り目を通る点Qについて、DQは何cmですか。
問題の図
問題図:3つの面を通る道通る面を開いた図前面3上面4後面310cmABPQCD長さの単位:cm

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ヒント1 見るところ
通る3面の幅を、展開図のたて方向に順番に足そう。

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答え
  • (1) 開いた図のたて(cm):10cm
  • (2) CP(cm):3cm
  • (3) DQ(cm):7cm

考え方

  1. 前面の高さ3cm、上面の奥行き4cm、後面の高さ3cmをたします。3+4+3=10cmで、開いた図は正方形です。
  2. 正方形の対角線上では、横に進む長さと、たてに進む長さが等しくなります。Pまでの高さは3cmなので、CPも3cmです。
  3. Qまでの高さは3+4=7cmです。横に進む長さも7cmなので、DQ=7cmです。
解答の図
解答図:3つの面を通る道通る面を開いた図前面3上面4後面310cmABP3Q7CD長さの単位:cm
03
基本

直方体の側面を1周する

底面が2cm×3cm、高さ10cmの直方体です。側面を前→右→後→左の順に1周し、Aの真上のBまで進みます。道は展開図で一直線です。

  1. 開いた図の横の長さは何cmですか。
  2. 1面目を出る点Pの、底面からの高さは何cmですか。
  3. 2面目を出る点Qの、底面からの高さは何cmですか。
問題の図
問題図:直方体の側面を1周する通る面を開いた図前2右3後2左310cmABPQ長さの単位:cm

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ヒント1 見るところ
側面を1周した横幅は、底面のまわりの長さです。

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答え
  • (1) 展開図の横(cm):10cm
  • (2) Pの高さ(cm):2cm
  • (3) Qの高さ(cm):5cm

考え方

  1. 横の長さは底面のまわりの長さです。2+3+2+3=10cmなので、展開図は10cm×10cmの正方形です。
  2. 道は正方形の対角線です。1面目の幅は2cmなので、Pまで横に2cm進み、高さも2cm上がります。
  3. 2面目までの幅は2+3=5cmです。したがって、Qの高さも5cmになります。
解答の図
解答図:直方体の側面を1周する通る面を開いた図前2右3後2左310cmABP2Q5長さの単位:cm
04
基本

円柱を半周したときの高さ

底面の円周12cm、高さ9cmの円柱です。下のAから、真上のBまで側面をちょうど1周する最短の道を考えます。図は側面を開いたものです。

  1. 開いた長方形の横の長さは何cmですか。
  2. 半周したところPの、底面からの高さは何cmですか。
問題の図
問題図:円柱を半周したときの高さ円柱の側面を開いた図側面1周129cmABP長さの単位:cm

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ヒント1 見るところ
円柱の側面を切って開くと、長方形になります。

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答え
  • (1) 長方形の横(cm):12cm
  • (2) Pの高さ(cm):4.5cm

考え方

  1. 円柱の側面は長方形に開けます。横の長さは底面の円周と同じなので、12cmです。
  2. 最短の道は長方形の対角線です。半周したPは横幅の半分の位置にあるので、高さも9cmの半分です。
    9÷2=4.5cm
解答の図
解答図:円柱を半周したときの高さ円柱の側面を開いた図側面1周129cmABP4.5長さの単位:cm

標準05〜08

05
標準

幅のちがう2面を通る

底面の辺が3cm・4cm・5cm、高さ6cmの三角柱です。幅3cm、5cmの2面をこの順に通る最短の道ABを考えます。道の全長は10cmです。

  1. 2面を開いた長方形の横の長さは何cmですか。
  2. 面の境目を通る点Pの、底面からの高さは何cmですか。
  3. AからPまでの道の長さは何cmですか。
問題の図
問題図:幅のちがう2面を通る通る面を開いた図側面①3側面②56cmABP道ABの全長:10cm

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今回は通る2面だけを並べて開きます。

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答え
  • (1) 長方形の横(cm):8cm
  • (2) Pの高さ(cm):2.25cm
  • (3) AP(cm):3.75cm

考え方

  1. 使うのは幅3cmと5cmの2面です。開いた長方形の横は3+5=8cmです。
  2. Pまでの横の長さは、全体の8分の3です。高さも同じ割合なので、6×3÷8=2.25cmです。
  3. 一直線の道の長さも同じ割合になります。APは全体10cmの8分の3なので、10×3÷8=3.75cmです。
解答の図
解答図:幅のちがう2面を通る通る面を開いた図側面①3側面②56cmABP2.25道ABの全長:10cm
06
標準

三角柱の側面を1周する

底面の辺が3cm・4cm・5cm、高さ12cmの三角柱です。幅3cm→4cm→5cmの順に側面を1周し、Aの真上のBへ進みます。道は展開図で一直線です。

  1. 展開図の横の長さは何cmですか。
  2. 1面目を出る点Pの、底面からの高さは何cmですか。
  3. 2面目を出る点Qの、底面からの高さは何cmですか。
問題の図
問題図:三角柱の側面を1周する通る面を開いた図①3②4③512cmABPQ長さの単位:cm

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3つの側面の幅を、通る順に並べよう。

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答え
  • (1) 展開図の横(cm):12cm
  • (2) Pの高さ(cm):3cm
  • (3) Qの高さ(cm):7cm

考え方

  1. 3つの側面の幅をたします。3+4+5=12cmです。高さも12cmなので、開いた図は正方形になります。
  2. 正方形の対角線を進むので、横に進む長さと高さが同じです。1面目の幅が3cmだから、Pの高さは3cmです。
  3. 2面目までに、横に3+4=7cm進みます。したがって、Qの高さは7cmです。
解答の図
解答図:三角柱の側面を1周する通る面を開いた図①3②4③512cmABP3Q7長さの単位:cm
07
標準

円柱を2周する道

底面の円周12cm、高さ10cmの円柱です。下のAから真上のBまで、側面をちょうど2周する最短の道は26cmです。1周したところをPとします。

  1. 2周分を開いた図の横の長さは何cmですか。
  2. Pの、底面からの高さは何cmですか。
  3. AからPまでの道の長さは何cmですか。
問題の図
問題図:円柱を2周する道2周分をつなげた図1周目122周目1210cmABP道ABの全長:26cm

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2周分なので、側面の長方形を横に2枚つなげよう。

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答え
  • (1) 2周分の横(cm):24cm
  • (2) Pの高さ(cm):5cm
  • (3) AP(cm):13cm

考え方

  1. 1周分の横の長さは円周と同じ12cmです。2周分なので、12×2=24cmになります。
  2. 1周したPは、2周分の展開図の横幅の半分にあります。道は一直線なので、高さも半分です。10÷2=5cmです。
  3. Pは直線ABのまん中です。道の長さも半分になるので、AP=26÷2=13cmです。
解答の図
解答図:円柱を2周する道2周分をつなげた図1周目122周目1210cmABP5道ABの全長:26cm
08
標準

円すいを1周する最短の道

底面の半径2cm、母線12cmの円すいです。図は側面を開いたものです。組み立てるとAとBが重なります。円周率は3.14とします。

  1. 底面の円周は何cmですか。
  2. おうぎ形の中心角アは何度ですか。
  3. 側面を1周する最短の道ABは何cmですか。
問題の図
問題図:円すいを1周する最短の道円すいの側面を開いた図OAB12cmア底面の半径:2cm組み立てるとAとBは同じ点です。

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側面を開いたおうぎ形で、弧の長さと底面の円周を対応させよう。

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答え
  • (1) 底面の円周(cm):12.56cm
  • (2) 中心角ア(度):60度
  • (3) 最短の道AB(cm):12cm

考え方

  1. 底面の円周は、半径×2×円周率で求めます。2×2×3.14=12.56cmです。
  2. おうぎ形の弧は底面の円周と同じ長さです。半径2cmと12cmの円周の比は2:12=1:6なので、中心角は360÷6=60度です。
  3. OA=OB=12cmで、はさまれた角が60度なので、三角形OABは正三角形です。展開図で一直線のABが最短で、12cmです。
解答の図
解答図:円すいを1周する最短の道円すいの側面を開いた図OAB12cm60°12cm底面の半径:2cm組み立てるとAとBは同じ点です。

応用09〜11

09
応用

道から頂点までの距離

底面の半径4cm、母線12cmの円すいです。図は側面を開いたものです。1周する最短の道ABの中点をPとします。

  1. おうぎ形の中心角アは何度ですか。
  2. 角イは何度ですか。
  3. OPは何cmですか。
問題の図
問題図:道から頂点までの距離円すいの側面を開いた図OAB12cmアPイ底面の半径:4cm組み立てるとAとBは同じ点です。

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ヒント1 見るところ
おうぎ形の半径は母線、弧の長さは底面の円周です。

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答え
  • (1) 中心角ア(度):120度
  • (2) 角イ(度):30度
  • (3) OP(cm):6cm

考え方

  1. 底面と半径12cmの円の円周の比は4:12=1:3です。中心角は360÷3=120度です。
  2. OA=OBなので、両はしの角は等しくなります。角イは(180-120)÷2=30度です。
  3. OA=OBでPはABの中点なので、OPはABに垂直です。ABでOを折り返した点をCとすると、PはOCの中点です。
  4. OA=CA=12cm、角ウ=30+30=60度なので、OACは正三角形です。OC=12cmより、OP=12÷2=6cmです。
解答の図
解答図:道から頂点までの距離円すいの側面を開いた図OAB12cmアPイC6cmABでOを折り返すとCに重なります。三角形OACは正三角形です。底面の半径:4cm組み立てるとAとBは同じ点です。ウ角イ=30° 角ウ=60°
10
応用

正四面体の2面を開く

1辺6cmの正四面体PQRSです。Aは辺PQ、Bは辺RSの中点です。図のように面PQRと面PRSを開き、この2面を通る最短の道を考えます。

  1. 2つの面の共通の辺はどれですか。
  2. 道が共通の辺を通る点をMとすると、PMは何cmですか。
  3. 最短の道ABは何cmですか。
問題の図
問題図:正四面体の2面を開く2つの正三角形を開いた図PRQSABMすべての辺が6cm。A・Bは中点です。

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ヒント1 見るところ
2つの面を共通の辺で開いて、正三角形を並べよう。

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答え
  • (1) 共通の辺:PR
  • (2) PM(cm):3cm
  • (3) 最短の道AB(cm):6cm

考え方

  1. 面PQRと面PRSがどちらも持つ辺はPRです。この辺を折り目にして、2面を開きます。
  2. PRの中点をMとすると、PA=PM=3cm、RB=RM=3cmです。PAMとRMBは1辺3cmの正三角形になります。
  3. AMとMBがPRとなす角は、どちらも60度です。2本は一直線につながるので、このMが最短の道の通過点です。PM=3cm、AB=3+3=6cmです。
解答の図
解答図:正四面体の2面を開く2つの正三角形を開いた図PRQSABM3cm3cm3cmすべての辺が6cm。A・Bは中点です。
11
応用

面積を使って道を求める

四角すいの2つの側面OAC・OBCを開いた図です。どちらも辺が3cm・4cm・5cmの合同な直角三角形です。この2面だけを通る最短の道ABを考えます。

  1. 三角形OACの面積は何cm²ですか。
  2. Aから辺OCへ垂直に引いた線の長さAPは何cmですか。
  3. 最短の道ABは何cmですか。
問題の図
問題図:面積を使って道を求める合同な2つの側面を開いた図OCABP3cm4cm3cm4cm5cmA・Bの角は直角です。

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ヒント1 見るところ
同じ三角形の面積を、2通りの底辺と高さで表そう。

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答え
  • (1) 三角形OACの面積(cm²):6cm²
  • (2) AP(cm):2.4cm
  • (3) 最短の道AB(cm):4.8cm

考え方

  1. 直角をはさむ辺は3cmと4cmなので、面積は3×4÷2=6cm²です。
  2. 同じ三角形を、OC=5cmを底辺として考えます。高さAP=6×2÷5=2.4cmです。
  3. 2つの三角形はOCを境に線対称です。Bからの垂線もPに届くので、A・P・Bは一直線です。最短の長さは2.4+2.4=4.8cmです。
解答の図
解答図:面積を使って道を求める合同な2つの側面を開いた図OCABP3cm4cm3cm4cm5cm2.4cm2.4cmA・Bの角は直角です。

入試チャレンジ12

12
入試チャレンジ

立方体の最短の道は何本?

1辺6cmの立方体です。A・Bは同じ面上にない2つの頂点です。表面だけを通る最短の道を考えます。図は、そのうちの1本です。

  1. 頂点Aに集まる面は、何面ありますか。
  2. AからBまでの最短の道は、全部で何本ありますか。
  3. 図の道が辺CDを通る点をPとします。CPは何cmですか。
問題の図
問題図:立方体の最短の道は何本?最短の道の1本を示しています。ABCDP6cmAとBは、同じ面上にない頂点です。

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ヒント1 見るところ
Aから出る面と、次に通る面の組を整理しよう。

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答え
  • (1) Aに集まる面の数:3面
  • (2) 最短の道の本数:6本
  • (3) CP(cm):3cm

考え方

  1. 立方体の1つの頂点には3面が集まります。Aから出発するときの面は3通りです。
  2. 出発する面ごとに、Bをふくむとなりの面へ進む道が2本あります。どれも2面を開くと6cm×12cmの同じ長方形の対角線になり、3×2=6本です。
  3. 共通の辺CDは、開いた長方形の高さの半分の位置です。対角線はCDの中点を通るので、CP=6÷2=3cmです。
解答の図
解答図:立方体の最短の道は何本?通る面を開いた図面①6面②66cmABP長さの単位:cmCD3cm

紙でもう一度、確かめよう

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