四角錐(底面が正方形のピラミッド形)の底面の1辺の長さと高さを入力してください。表面積(底面積 + 側面積)と、途中で使う斜高・底面積・側面積も表示します。
目次
このページでできること
- 底面の1辺の長さと高さを入れるだけで、四角錐(ピラミッド形)の表面積(底面積 + 側面積)がその場でわかります
- 入力した四角錐の形を3D図形で表示します(ドラッグでぐるっと回せます)
- 斜高(側面の三角形の高さ)・底面積・側面積と途中式も表示するので、答えだけでなく計算の流れも確かめられます
- なぜ三平方の定理が出てくるのか・高さと斜高の違いのやさしい解説・Excel/Googleスプレッドシート/Python用のコピペ数式・計算ドリル(演習問題)もこのページにまとまっています
この計算は何の役に立つ?
ギザの大ピラミッド(クフ王のピラミッド)は、底面の1辺が約230m、建設当時の高さが約147mの、ほぼ正四角錐です。かつて外側は白い石灰岩の「化粧石」で覆われていました。その面積(側面積)は、斜高が \(\sqrt{115^2 + 147^2} \fallingdotseq 187\,\mathrm{m}\) なので、およそ \(2 \times 230 \times 187 \fallingdotseq 86000\,\mathrm{m^2}\)——サッカーコート約12面分です。
実際の表面は階段状の石積みで、化粧石も現在はほぼ失われているので概算ですが、「側面積の式」一つで古代の巨大工事の規模を数字でつかめます(底面は地面に接しているので、建物では側面積だけを考えるのが普通です)。
中央の1本のポールで立てるワンポールテント(モノポールテント)は、底面が正方形ならほぼ四角錐の形です。底面3m × 3m・ポールの高さ2mなら、斜高は \(\sqrt{1.5^2 + 2^2} = 2.5\,\mathrm{m}\)、側面の生地の面積は \(2 \times 3 \times 2.5 = 15\,\mathrm{m^2}\) となり、床(グランドシート)も入れると \(15 + 9 = 24\,\mathrm{m^2}\) です。
生地の面積がわかると、防水スプレーが何本必要か・縫い目の防水(シームテープ)をどれだけ用意するか・生地の重さはどのくらいかといった見積りに役立ちます(実際のテントはすそが立ち上がっているものも多いので概算です)。
正方形の建物にかける「宝形造(ほうぎょうづくり)」の屋根は、ちょうど四角錐の側面4枚の形をしています。底面6m × 6m・高さ2mの屋根なら、斜高は \(\sqrt{3^2 + 2^2} \fallingdotseq 3.61\,\mathrm{m}\)、屋根の面積はおよそ \(2 \times 6 \times 3.61 \fallingdotseq 43\,\mathrm{m^2}\) です。
屋根の面積は、瓦や板金・防水シートの必要量、塗り替えの見積り金額の根拠になる数字です(実際の屋根は軒の出(のきので)の分だけ大きくなるので、あくまで目安です)。屋根は水平に測った面積より必ず広くなる——それを正しく数えるのがこの式です。
正四角錐の表面積は、中学1年の「空間図形」で習い、斜高がからむ問題は三平方の定理(中学3年)とセットで高校入試の定番です。例えば「底面の1辺6cm・高さ4cmの正四角錐の表面積は?」なら、斜高 \(\sqrt{3^2 + 4^2} = 5\,\mathrm{cm}\) から \(36 + 6 \times 5 \div 2 \times 4 = 96\,\mathrm{cm^2}\) と求められます。
「三角形の面積に、斜高ではなく四角錐の高さを使ってしまう」が最も多いミスなので、「側面の三角形の高さ=斜高」とセットで覚えておくと、テストで確実に得点できます。
式と図
用語・記号の解説
記号
| \(S\) | エス | 面積を表すのによく使われる記号です。英語の surface(表面)や square(四角)に由来し、このページでは四角錐の表面積を表します。 |
| \(S_1\) | エスワン | このページで底面積(底面の正方形の面積)を表す記号です。右下の小さい1は「1つ目の \(S\)」という意味の添え字で、\(S_1 = a^2\) です。 |
| \(S_2\) | エスツー | このページで側面積(側面の三角形4枚分の面積)を表す記号です。\(S_2 = 2al\)(1辺 × 斜高 ÷ 2 × 4枚)です。 |
| \(a\) | エー | 底面の正方形の1辺の長さ。底面の縦と横は同じ長さなので、1つの記号で表せます。 |
| \(a^2\) | エーの2乗 | 同じ数 \(a\) を2回掛け合わせた値(\(a \times a\))。右上の小さい2は「2回掛ける」という意味の指数です。このページでは底面積(正方形の面積)を表します。 |
| \(h\) | エイチ | 四角錐の高さ。英語の height(高さ)の頭文字です。底面から頂点までをまっすぐ(垂直に)測った長さで、斜めの辺や斜高とは別ものです。 |
| \(l\) | エル | このページで斜高(側面の三角形の高さ)を表す記号です。斜めの長さ(slant length)に使われることが多い文字で、\(l = \sqrt{\left(\dfrac{a}{2}\right)^2 + h^2}\) で求めます。 |
| \(\sqrt{\ }\) | ルート こんごう(根号) | 平方根(2乗するとルートの中の数になる数)を表す記号です。例えば \(\sqrt{25} = 5\)(5を2乗すると25になるため)。斜高を求める最後のステップで使います。 |
| \(\mathrm{cm^2}\) | 平方センチメートル | 面積の単位。1辺1cmの正方形の面積が1cm²です。読み方は「へいほうセンチメートル」で、体積のcm³(立方センチメートル)と区別します。 |
| \(\mathrm{m^2}\) | 平方メートル | 面積の単位。1辺1mの正方形の面積が1m²です。\(1\,\mathrm{m^2} = 10000\,\mathrm{cm^2}\) の関係があります(長さの換算率100の2乗)。 |
用語
| 四角錐 | しかくすい | 底面が四角形で、そこから1つの頂点に向かってとがっている立体。このページでは底面が正方形のもの(ピラミッド形)を扱います。 |
| 正四角錐 | せいしかくすい | 底面が正方形で、頂点が底面の中心の真上にある四角錐。エジプトのピラミッドがこの形です。このページの表面積の式は正四角錐が前提です(頂点がずれると4枚の三角形が合同でなくなり、表面積が変わります)。 |
| 表面積 | ひょうめんせき | 立体の表面全部の面積。展開図の面積の合計と同じで、四角錐では「底面積 + 側面積」です。中身のかさを表す体積とは違う量なので注意しましょう。 |
| 底面積 | ていめんせき | 立体の底の面(底面)の面積。四角錐では底面の正方形の面積(1辺 × 1辺)です。 |
| 側面積 | そくめんせき | 立体の側面(横の面)の面積の合計。四角錐では合同な二等辺三角形4枚分で、「1辺 × 斜高 ÷ 2 × 4」で求めます。 |
| 斜高 | しゃこう | 側面の三角形の頂点から底辺へ垂直に引いた線の長さ(側面の三角形の高さ)。四角錐の高さとは別もので、三平方の定理 \(\left(\dfrac{a}{2}\right)^2 + h^2 = l^2\) で求めます。 |
| 展開図 | てんかいず | 立体を辺にそって切り開いて、平らに広げた図。四角錐の展開図は「正方形1枚と二等辺三角形4枚」になり、その面積の合計が表面積です。 |
| 三平方の定理 | さんへいほうのていり | 直角三角形で「直角をはさむ2辺の2乗の和 = 斜辺の2乗」が成り立つという定理(ピタゴラスの定理)。このページでは、高さ・1辺の半分・斜高がつくる直角三角形に当てはめて斜高を求めます。 |
| 合同 | ごうどう | 形も大きさもまったく同じであること。正四角錐の4枚の側面は合同な二等辺三角形なので、1枚分の面積を4倍すれば側面積になります。 |
前提として理解しておくといいこと
このページの計算を「意味がわかって」使えるようになるために、前提として理解しておくといいことをまとめました。
| 掛け算・割り算(小学3〜4年) |
|
| 正方形の面積(小学4年) |
|
| 三角形の面積(小学5年) |
|
| 角錐という立体と展開図(中学1年・空間図形) |
|
| 三平方の定理(中学3年) |
|
Excelで計算する方法
| 底面積 | 36 |
| 側面積 | 60 |
| 四角錐の表面積 | =B1+B2 |
| 底面の1辺の長さ | 6 |
| 底面積 | =B1^2 |
| 底面の1辺の長さ | 6 |
| 高さ | 4 |
| 斜高 | =SQRT((B1/2)^2+B2^2) |
| 底面の1辺の長さ | 6 |
| 斜高 | 5 |
| 側面積 | =B1*B2/2*4 |
| 底面の1辺の長さ | 6 |
| 高さ | 4 |
| 四角錐の表面積 | =B1^2+2*B1*SQRT((B1/2)^2+B2^2) |
数式の中の「B1」「B2」は「そのセルに入っている数値を使う」という意味で、「*」は掛け算、「/」は割り算、「^」はべき乗(何回掛ける)、「SQRT」は平方根(ルート)を求める関数です。
例えば1つ目の表なら、B3に 36 + 60 = 96 と表示されます(cmで入力したのでcm²)。3つ目の表はB3に5、4つ目の表はB3に60、5つ目の表はB3に96が出ます。入力欄の数値を自分の長さに書き換えるだけで使えます。
Googleスプレッドシートで計算する方法
| 底面積 | 36 |
| 側面積 | 60 |
| 四角錐の表面積 | =B1+B2 |
| 底面の1辺の長さ | 6 |
| 底面積 | =B1^2 |
| 底面の1辺の長さ | 6 |
| 高さ | 4 |
| 斜高 | =SQRT((B1/2)^2+B2^2) |
| 底面の1辺の長さ | 6 |
| 斜高 | 5 |
| 側面積 | =B1*B2/2*4 |
| 底面の1辺の長さ | 6 |
| 高さ | 4 |
| 四角錐の表面積 | =B1^2+2*B1*SQRT((B1/2)^2+B2^2) |
Pythonで計算する方法
import math
a = 6 # 底面の1辺の長さ(この例ではcm)
h = 4 # 高さ(底面から頂点までの垂直の長さ。aと同じ単位で)
base_area = a ** 2 # 底面積(正方形の面積)
slant_height = math.sqrt((a / 2) ** 2 + h ** 2) # 斜高(三平方の定理)
lateral_area = a * slant_height / 2 * 4 # 側面積(三角形1枚 × 4枚)
total_area = base_area + lateral_area # 四角錐の表面積
print(f"底面積: {base_area} cm2")
print(f"斜高: {slant_height} cm")
print(f"側面積: {lateral_area} cm2")
print(f"四角錐の表面積: {total_area} cm2")
数式記述言語(LaTeX等)での書き方(コピペ可)
S = S₁ + S₂
S = S_{1} + S_{2}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>S</mi>
<mo>=</mo>
<msub><mi>S</mi><mn>1</mn></msub>
<mo>+</mo>
<msub><mi>S</mi><mn>2</mn></msub>
</mrow>
</math>
S = S_1 + S_2
s1 + s2
S := S1 + S2;
S = S1 + S2;
S = S_1 + S_2
S₁ = a²
S_{1} = a^{2}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<msub><mi>S</mi><mn>1</mn></msub>
<mo>=</mo>
<msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup>
</mrow>
</math>
S_1 = a^2
a^2
S1 := a^2;
S1 = a^2;
S_1 = a^2
l = √((a/2)² + h²)
l = \sqrt{\left(\frac{a}{2}\right)^{2} + h^{2}}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>l</mi>
<mo>=</mo>
<msqrt>
<mrow>
<msup>
<mrow><mo>(</mo><mfrac><mi>a</mi><mn>2</mn></mfrac><mo>)</mo></mrow>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>+</mo>
<msup><mi>h</mi><mn>2</mn></msup>
</mrow>
</msqrt>
</mrow>
</math>
l = sqrt((a/2)^2 + h^2)
Sqrt[(a/2)^2 + h^2]
l := sqrt((a/2)^2 + h^2);
l = sqrt((a/2)^2 + h^2);
l = √((a/2)^2 + h^2)
S₂ = 2al
S_{2} = 2al
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<msub><mi>S</mi><mn>2</mn></msub>
<mo>=</mo>
<mn>2</mn>
<mi>a</mi>
<mi>l</mi>
</mrow>
</math>
S_2 = 2 a l
2*a*l
S2 := 2*a*l;
S2 = 2*a*l;
S_2 = 2al
S = a² + 2a√((a/2)² + h²)
S = a^{2} + 2a\sqrt{\left(\frac{a}{2}\right)^{2} + h^{2}}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>S</mi>
<mo>=</mo>
<msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup>
<mo>+</mo>
<mn>2</mn>
<mi>a</mi>
<msqrt>
<mrow>
<msup>
<mrow><mo>(</mo><mfrac><mi>a</mi><mn>2</mn></mfrac><mo>)</mo></mrow>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>+</mo>
<msup><mi>h</mi><mn>2</mn></msup>
</mrow>
</msqrt>
</mrow>
</math>
S = a^2 + 2 a sqrt((a/2)^2 + h^2)
a^2 + 2*a*Sqrt[(a/2)^2 + h^2]
S := a^2 + 2*a*sqrt((a/2)^2 + h^2);
S = a^2 + 2*a*sqrt((a/2)^2 + h^2);
S = a^2 + 2a√((a/2)^2 + h^2)
ChatGPT に聞いて計算してもらう方法
あなたは算数・数学の計算アシスタントです。次の計算を、必ずPythonコードを実際に実行して行い、実行結果の数値だけを根拠に回答してください(暗算や推測で答えないでください)。 底面が1辺6cmの正方形で、高さが4cmの正四角錐があります。 次の値をそれぞれ求めてください。 1. この四角錐の底面積は何cm²か 2. この四角錐の斜高(側面の三角形の高さ)は何cmか(斜高 = √((1辺の半分)² + 高さ²)) 3. この四角錐の側面積は何cm²か(側面積 = 1辺 × 斜高 ÷ 2 × 4) 4. この四角錐の表面積は何cm²か(表面積 = 底面積 + 側面積) 計算に使った式と、実行結果の数値を示してください。
計算ドリル(演習問題)
このページの式を、自分の手で計算できるようになるための演習問題です。
答えと解説は解答ページにあります。
使い方
-
1数値を入力計算したい数値を入力欄に入力します
-
2計算「計算する」ボタンを押します
-
3結果を確認計算結果がその場に表示されます。計算の考え方や式の解説も同じページで確認できます
DataChefの特徴
専門知識不要、直感的で簡単な操作
個人情報を登録することなく使用できます
「ダウンロード」押下でファイルを自動削除
クレジット表記不要
商用利用許諾の連絡も不要です
