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おうぎ形は円の一部と考える(弧の長さ、おうぎ形の面積、中心角) 【円のπr²と円周2πrも】

    □図形

    12. 作図
     12.1. たった4つ(二等分線・垂線)

    13. 円とおうぎ形
    ▶ 13.1.
    おうぎ形は円の一部と考える

    14. 空間図形
     14.1. 体積
     14.2. 表面積


    ーーーーーー


    みんないやがるおうぎ形。
    ここで出来るようにしちゃおうね。

    「割合の計算」のページは、
    先に読んでくるとお得だよ。ここでも教えるけどね!


    ▶ 
    数学が苦手な人のための割合(パーセント計算)


    ーーーーーー


    【おうぎ形の説明】


    おうぎ形というのは

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    こういう形のこと。
    扇(おうぎ。扇子(せんす)のこと)みたいな形してるよね。
    別にチーズケーキ形でもいいんです。似てるし。

    おうぎ形の問題では
    「面積」「弧の長さ」「中心角」という用語が出てきます。

    ■おうぎ形の面積

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    ■弧(こ)の長さ

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    ■中心角

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    この3つの求め方を今からやります!
    が、その前に「円」の知識が必要です。
    円の面積とか円周とか、言える?


    ーーーーーー


    【円の面積と円周】


    円の「面積」と「円周」について復習します。

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    まだマジメだった小学校時代。
    そこで覚えたこの公式を、まだ覚えてる人も多いはずです。

    でも中学以降、
    半径は「r(アール)」、
    円周率(3.14・・)は「π(パイ)」とします。

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    えーめんどうそう、とか、覚えてない!とかその前に。

    面積「πr²」、円周「2πr」を、
    連呼しまくって覚えてください。今。
    連呼(れんこ)とは声に出して読みまくること!覚えるには連呼!

    (πr²、πr²、πr²、パイアール2じょう、パイアール2じょう、パイアール2じょう、パイアール2じょう、パイアール2じょう、パイアール2じょう、パイアール2じょう・・・)

    (2πr、2πr、2πr、にーパイアール、にーパイアール、にーパイアール、にーパイアール、にーパイアール、にーパイアール、にーパイアール、にーパイアール、にーパイアール・・・)

    はい覚えました。覚えたね?
    覚えないと始まらないからね!

    ちなみに「π」は「3.14・・」だから数字です。
    だから「2rπ」じゃなくて「2πr」ね!数字が先なので。

    ちょっと軽く問題やってみましょう。

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    これを解きます。

    公式「2πr」「πr²」は、これから毎回書きます。
    覚えるため、そして忘れないためです。

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    という感じ!
    公式書いたから、見ながらできて、難しくなかったね。

    単位は( )を付けて、最後に書き込みます。

    (2 × π × 3=6cmと書くのはダメ。
     突然単位が付くと「=」ではなくなるからです)

    面積の方は「π×3(cm)×3(cm)」ということ。
    なので「cm」を2回かけてるよね。
    だから単位は「cm²」です。

    円はこんな感じ。
    もうおうぎ形にいっちゃうよ。


    ーーーーーー


    【おうぎ形が嫌な理由】


    おうぎ形はだいたいみんないやがります。
    なぜかというと「公式がめんどくさそうだから」。

    見てみる?

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    ぐええええ。

    「弧の長さ」と「面積」はなんとなく似てる。
    でも「中心角」の公式は参考書などでバラバラです。

    これを全部覚えて、解いてくださいね。
    と言われるわけ。
    テスト前ならまだしも、入試前まで覚えてられる?

    でもそもそも、
    こんなの覚えなくていいです。

    覚えよう、丸暗記しようとするからめんどうなんだ。
    「ちゃんと」理解してみよう。
    理解すれば、忘れても思い出せる。これが一番強い。


    ーーーーーー


    【割合について】


    「★割合について」のページでやったことを軽く復習します。

    割合って結局これでした。

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    割合は「全体分の部分」で出すことができたんです。
    とっても大事なので、今覚えてください。連呼!

    (割合は全体分の部分、割合は全体分の部分、割合は全体分の部分、割合は全体分の部分、割合は全体分の部分、割合は全体分の部分、割合は全体分の部分・・・)

    ピザ1枚を、8等分して、
    3切れ食べたら、何枚食べたことになるかな。
    というのを、割合(全体分の部分)で書けます。

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    8切れ(全体)あるうちの3切れ(部分)食べたから、
    3/8枚食べた、ということ。

    さらに「割合はかけ算」を使うんでした。

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    さっきのピザが全体で1000カロリーだとします。
    食べた3切れ分のカロリーは?

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    「全体(1000kcal)」×「割合」で解けました。
    この知識をおうぎ形でも使います。


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    【おうぎ形は円の一部と考える】


    それではおうぎ形。
    おうぎ形は「円の一部と考える」のが基本です。

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    さっきのピザの図とかなり似てるよね。
    ピザ3切れ(部分)とピザまるごと1枚(全体)の関係を思い出して。

    ピザ3切れ(部分)→ ピザまるごと1枚(全部)

    じゃあ、おうぎ形を「円の一部と考える」ということは、

    おうぎ形(部分)→円まるごと(全部)

    こう思っていい、ということです。

    さっきカロリー出したときのことを思い出して。

    「部分のカロリー」=「全体のカロリー(1000kcal)」×「割合」

    じゃあ、おうぎ形だって、
    「円(全体)」×「割合」で解けるはず、
    っていうことです。

    「おうぎ形」=「円(全体)」×「割合」
    (意味:おうぎ形を求めたかったら、円(全体)を出して、割合をかける)

    じゃあおうぎ形の弧の長さの全体は?

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    → 円の「円周」だ。

    じゃあ、おうぎ形の面積の全体は?

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    → 「円の面積」だ。

    つまり、

    弧の長さ   = 円周   ×割合
    おうぎ形の面積= 円の面積 ×割合
    (どちらも、円(全体)を出して、割合をかけてる)

    ということ。

    ね。

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    さっきの公式、覚える必要があったのだろうか、ってことです。
    覚えさせられる必要があったのだろうかってこと!

    だって弧の長さだろうと、面積だろうと、
    (あとでやる中心角だろうと)

    「おうぎ形」=「円(全体)」×「割合」
    (意味:おうぎ形を求めたかったら、円(全体)を出して、割合をかける)

    結局これじゃん。
    これが分かったら、覚えなくても解けるよ。

    じゃあ、やりながら理解してみようか!


    ーーーーーー


    【問題】


    こんな問題。

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    この問題の図に直接、
    こうやって描き込んじゃいます。

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    これで「円の一部」ということが意識できる。

    この問題で使える「割合(全体分の部分)」はどこだか分かる?

    それは角度、「45°」と「360°」です。
    部分(おうぎ形)が45°、全体(円)が360°。

    面積から解いてみます。

    「おうぎ形」=「円(全体)」×「割合」

    なんだから、
    円の面積(πr²)に割合(45°/360°)をかければいいはず。

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    「πr²」毎回書くからね!

    次は弧の長さ。

    「おうぎ形」=「円(全体)」×「割合」

    なんだから、
    円周(2πr)に割合(45°/360°)をかければいいね。

    でも割合はさっきと変わらないんだ。
    なので、約分した状態(1/8)でいいです。
    円周(2πr)×割合(1/8)ってこと!

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    「2πr」も毎回書いてね。

    まとめて書くと

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    こんな感じです。
    説明の割に意外と簡単だと思った?
    「円」と「割合」の知識があれば、意外と簡単ってこと。

    【おうぎ形の求め方】
     おうぎ形は「円の一部」と考える

    →「おうぎ形」=「円(全体)」×「割合」

    これだけ。
    でも意外と簡単なのはここまでだ。
    ここからちょっとむずいよ。よく聞いてね。


    ーーーーーー


    【おうぎ形の割合のパターン】


    今の問題では、全体を360°、部分を45°として、
    全体分の部分の割合は「45°/360°」として計算しました。

    でも、おうぎ形の割合は他にもあります。
    「全体」と「部分」のペアなら、角度じゃなくてもいいんだ。

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    難しく見えるけど落ちついてね。
    見た目にやられちゃダメだからね。

    一番左は、角度の「全体分の部分」、
    真ん中は、円周の「全体分の部分」
    一番右は、面積の「全体分の部分」になってるだけです。

    こんなふうに、
    「全体分の部分」であれば、
    角度でも、円周(弧の長さ)でも、面積でも、
    どれでも使ってもいいってことです。

    ちなみに、
    さっきの問題出した面積と弧の長さ。
    全部「割合」にしてみようか。

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    ほらね。
    当然、全部「1/8」になりました。
    やっぱり、どれを使ってもいいってことだ。


    ーーーーーー


    【おうぎ形の中心角の問題】


    さっき適当に流した「中心角」もやります。

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    困ることは2つあります。

    ■困ること①

    今回は角度が分かってないけど、
    どうやって割合(全体分の部分)を出せばいいんだろう。

    ■困ること②

    おうぎ型の中心角の「全体」ってなんだ?

    この2つに対して解決していかなくちゃいけません。


    ・・・


    ① 全体分の部分を作るには?


    全体分の部分を作るには、
    「全体」と「部分」のペアを見つけることです。

    おうぎ形のペアは

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    この3つだったよね。
    角度か、弧の長さか、面積。

    今回の問題をもう一度見ると

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    分かってるのは「弧の長さ」だ。

    じゃあ部分が「弧の長さ」、全体が「円周」だね。
    (半径が分かれば円周2πrも分かる)

    だから割合(全体分の部分)は「3π/2πr」です。


    ・・・


    ② 中心角の全体は?


    部分「おうぎ形」に対する全体は「円」。
    じゃあ「中心角」に対する全体は?

    そりゃあ「360°」でしょう。
    中心角の全体は360°だ。

    弧の長さ   = 円周   ×割合
    おうぎ形の面積= 円の面積 ×割合

    なんだから、中心角は、

    中心角    = 360°    ×割合

    ってこと。
    360°×割合って、違和感あるでしょ。
    でも、理解すれば、さっきと同じ発想です。

    「おうぎ形」=「円(全体)」×「割合」

    全部これと同じだって思えたかな?


    ・・・


    ということでもう解けます!
    中心角は円の360°に割合(3π/2πr)をかけて、

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    ということでした(円の点線描いてね!)

    ちなみに270°って本当は

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    こんな形だだけど、いいです無視して。
    メモなんだから。いつも通り分かりやすく。

    こういうふうに図の描いてない問題もある。

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    そういうときは自分で図を描くんだ。
    225°だって、

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    こう描いていいよってこと。
    「メモ」なんだから。「いつも通り分かりやすく」。
    優先するのはこれです。(問題解かないよ!)


    ーーーーーー


    以上でおうぎ形おしまい!

     おうぎ形は「円の一部」と考える。
     →「おうぎ形」=「円(全体)」×「割合」

    全部これだって分かったかな。
    それが分かればこっちのもんです。
    もうきっと忘れません。

    練習問題はさっきのと、もう1個だけやっておこうか。
    きっとだいじょうぶです。
    解けるまで頑張れ。


    [練習問題]

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    □図形

    12. 作図
     12.1. たった4つ(二等分線・垂線)

    13. 円とおうぎ形
     13.1. おうぎ形は円の一部と考える
       数学が苦手な人のための割合(パーセント計算)

    14. 空間図形
    ▶次 14.1.
    体積
     14.2. 表面積


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    [答え]

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