おうぎ形の弧の長さと面積¶
おうぎ形は円の一部です。中心角が円全体(\(360°\))のどれだけかを考えると、弧の長さも面積も円の公式から求められます。
この単元でできるようになること¶
- おうぎ形の半径・中心角・弧を説明できる
- おうぎ形の弧の長さを求められる
- おうぎ形の面積を求められる
- 弧の長さや面積から、中心角や半径を求められる
- 答えを \(\pi\) を使って表せる
前に習ったこと¶
始める前に、次の問題が解けるか確かめよう。
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基本を理解する¶
扇形とは¶
扇形(おうぎがた) とは、円の中心から2本の半径を引き、その間の弧(円周の一部)で囲まれた図形のこと。
| 用語 | 説明 |
|---|---|
| 半径(r) | 中心 O から円周までの距離 |
| 中心角(a°) | 2 本の半径がつくる角度 |
| 弧(arc) | 扇形の曲線部分(円周の一部) |
円の復習¶
扇形は円の一部なので、まず円の公式を確認する。
円の公式
半径 \(r\) の円について:
円周率は π を使う
中学数学では円周率を \(\pi\)(パイ) で表す。
- 小学校では \(3.14\) を使ったが、中学以降は \(\pi\) のまま答えるのが基本。
- \(\pi \approx 3.14159\cdots\) だが、答えに代入せず「\(6\pi\)」「\(9\pi\) cm²」のように書く。
扇形の弧の長さ¶
考え方¶
扇形の弧は円周の一部。中心角が大きいほど弧も長くなる。
中心角 \(a°\) の扇形は、円全体(\(360°\))の \(\dfrac{a}{360}\) の部分。
公式¶
- \(r\):半径
- \(a\):中心角(度数)
公式の覚え方
円周の長さ \(2\pi r\) に、円全体に対する割合 \(\dfrac{a}{360}\) をかけるだけ。
扇形の面積¶
考え方¶
扇形の面積も円の面積の一部。中心角の割合でかける。
公式¶
2 つの公式をまとめて確認¶
扇形の公式まとめ
半径 \(r\)、中心角 \(a°\) の扇形について:
覚え方: どちらも「円の公式 × \(\dfrac{a}{360}\)」
弧の長さから面積を求める
2つの公式をくらべると、扇形の面積は \(S = \dfrac{1}{2} \ell r\)(弧の長さ × 半径 ÷ 2)とも表せる。
中心角がわからなくても、弧の長さと半径から面積が求められる。
中心角・弧の長さ・面積の関係図¶
よく使う中心角の割合¶
| 中心角 | 割合(\(\dfrac{a}{360}\)) | 弧の長さ | 面積 |
|---|---|---|---|
| \(30°\) | \(\dfrac{1}{12}\) | \(\dfrac{\pi r}{6}\) | \(\dfrac{\pi r^2}{12}\) |
| \(45°\) | \(\dfrac{1}{8}\) | \(\dfrac{\pi r}{4}\) | \(\dfrac{\pi r^2}{8}\) |
| \(60°\) | \(\dfrac{1}{6}\) | \(\dfrac{\pi r}{3}\) | \(\dfrac{\pi r^2}{6}\) |
| \(90°\) | \(\dfrac{1}{4}\) | \(\dfrac{\pi r}{2}\) | \(\dfrac{\pi r^2}{4}\) |
| \(120°\) | \(\dfrac{1}{3}\) | \(\dfrac{2\pi r}{3}\) | \(\dfrac{\pi r^2}{3}\) |
| \(180°\) | \(\dfrac{1}{2}\) | \(\pi r\) | \(\dfrac{\pi r^2}{2}\) |
| \(360°\) | \(1\) | \(2\pi r\) | \(\pi r^2\) |
例題¶
例題1 弧の長さを求める¶
半径 \(6\) cm、中心角 \(120°\) の扇形の弧の長さを求めよ。
解答
例題2 面積を求める¶
半径 \(6\) cm、中心角 \(120°\) の扇形の面積を求めよ。
解答
図で確かめる(例題1・2)
例題3 中心角を求める¶
半径 \(9\) cm、弧の長さが \(6\pi\) cm の扇形の中心角を求めよ。
解答
公式 \(\ell = 2\pi r \times \dfrac{a}{360}\) に \(\ell = 6\pi\)、\(r = 9\) を代入する。
両辺を \(18\pi\) で割る:
答え:中心角 \(120°\)
例題4 半径を求める¶
中心角 \(90°\)、面積が \(16\pi\) cm² の扇形の半径を求めよ。
解答
公式 \(S = \pi r^2 \times \dfrac{a}{360}\) に \(S = 16\pi\)、\(a = 90\) を代入する。
両辺を \(\pi\) で割る:
答え:半径 \(8\) cm
自分でやってみる¶
解いたら「答えを確認」で確かめよう。
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まとめ¶
扇形の公式
半径 \(r\)、中心角 \(a°\) の扇形:
計算のコツ
- まず \(\dfrac{a}{360}\) を約分して簡単な分数にする
- 次に \(2\pi r\) や \(\pi r^2\) をかける
- 答えは \(\pi\) をつけたまま書く(例:\(6\pi\) cm、\(12\pi\) cm²)
π を数値にしない
答えを \(3.14\) で計算してはいけない。
- 正しい答え方:\(4\pi\) cm、\(12\pi\) cm²
- 誤った答え方:\(12.56\) cm、\(37.68\) cm²(π ≒ 3.14 を代入した場合)
理解度チェック¶
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