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＜算数　5年下　第14回＞

　第14回は『容器と水量(2)』です。2つの内容を学習します。1つ目は、容器の水の中にある物体を沈めたときの、水の深さの変化を考える問題です。基本は、[水に沈めた物体の体積＝見かけ上増えた水の体積]です。2つ目は、容器を傾ける問題です。ここでは、自分で図をかいて考えることで、理解が深まります。なお、分数は、分子/分母の形で、帯分数は、(整数と分子/分母)の形で表します。

【攻略ポイント1】

　「必修例題1」は、水の入った容器に、物体を沈める問題です。「見かけ上」という考え方が少し難しいので、予習シリーズ133、134ページの解き方にある図を参照してください。とてもわかりやすく図解されていますので、じっくりと見て理解を固めましょう。
　底面積が200平方cmで、高さが20cmの直方体の容器に、深さ14cmまで水が入っています。
(1) この容器に１辺が10cmの立方体を沈めます。（立方体の高さは10cmですから、深さ14cmの水の中に完全に沈むことを確認しておいてください。）沈めた立方体の体積は、10×10×10＝1000立方cmですから、見かけ上増えた水の体積も1000立方cmです。容器の底面積は200平方cmですから、1000÷200＝5より、見かけ上増えた水によって、深さが5cm増えましたので、14＋5＝19より、水の深さは、19cmです。
(2) 見かけ上増えた水の体積を求めると、沈めた物体の体積になります。容積（容器の体積）と水の体積の差に、こぼれた水の体積を加えた合計が、見かけ上増えた水の体積となります。
容積と水の体積の差は、200×(20－14)＝1200立方cmで、こぼれた水の体積150立方cmを加えます。1200＋150＝1350より、見かけ上増えた水の体積、つまり、沈めた物体の体積は、1350立方cmです。

　「必修例題2」も、前問と同様に、水の入った容器に、物体を沈める問題ですが、注意すべき点があります。水の深さについて場合分けして考える必要があるのです。予習シリーズ134、135ページの解き方にある図を参照してください。
　底面積が250平方cmで、深さが20cmの円柱の容器に10cmの深さまで水がはいっています。また、底面積が50平方cmで、高さが15cmの直方体のおもりが2個あります。
(1) 水の体積は、250×10＝2500立方cmです。おもり1個を容器の底に立てたとき、おもり(高さ15cm)の一部が水面より上に出ると考えます。容器の底面積のうち、水の入る部分の底面積は、250－50＝200平方cmとなりますので、2500÷200＝12.5より、深さは、12.5cmです。この12.5cmは、おもりの高さの15cmより低いので、おもりが水面より上にありますから、そのまま答えにすることができます。しかし、次の(2)では、(1)と同じように考えられないところが出てきます。
(2) おもり2個を容器の底に立てると、容器の底面積のうち、水の入る部分の底面積は、250－50×2＝150平方cmです。よって、2500÷150＝(16と2/3)より、水の深さは、(16と2/3)cmとなりますが、おもりの高さの15cmより高くなっていて、おもりが水面より上になるものとして考えた前提が、間違っていたことになります。
そこで、すべて水に沈むものとして、解き直します。おもり2個の合計である、50×15×2＝1500立方cmの物体を水に完全に沈めますので、見かけ上増えた水の深さは、1500÷250＝6cmです。よって、10＋6＝16より、水の深さは、16cmです。
おもりの一部が水面より上に出るかどうかを、確認することに気をつけてください。
　「必修例題2」は、比を利用した別解も考えられますが、ここでは、比を利用せずに説明しました。比の利用については、予習シリーズの解き方を参照してください。

　「必修例題3」は、おもりの置き方をかえて水に入れたときの、水の深さを考える問題です。予習シリーズ135ページの問題の図、および解き方にある図を参照してください。
(1) (図2)の深さ8cmが、(図3)の深さ10cmに変化したのは、(図2)において、水面より上の部分を切り取って、水の中に入れたのと同じに考えられます。つまり、切り取った部分である、8×8×(12－8)＝256立方cmの体積の物体を水に沈めたことにより、深さが10－8＝2cm増えたと考えます。よって、256÷2＝128より、水そうの底面積は、128平方cmです。
(2) (図3)において、水の深さ10cmのときの体積から、おもりの体積を引いたものが水の体積です。おもりの体積は、8×8×12＝768立方cmですから、128×10－768＝512より、水の体積は、512立方cmです。

【攻略ポイント2】
　水の入った容器を傾けたときの、水の体積や、部分的な長さを求めることを学習します。

　「必修例題4」は、水の入った容器を傾ける問題です。予習シリーズ137ページの問題の図、および解き方の図を参照してください。
　1辺の長さが12cmの立方体の容器に8cmの深さまで水が入っています。この容器を、底面の1つの辺を床につけたまま傾けます。
(1) この容器を正面から見た状態で、水によってできる図形の面積を考えます。奥行き（立方体のたて方向）は同じですので、水の量が同じであれば、傾ける前も、傾けた後も、正面から見た四角形の面積は等しくなることがポイントです。
　傾ける前の長方形の面積は、8×12＝96平方cmです。ですから、(図1)の台形の面積も同じで、台形の面積を求める式は、(x＋12)×12÷2＝96となります。よって、96×2÷12－12＝4より、xは、4cmです。
　なお、別解として次のように考えることもできます。面積が等しく、容器底面の横の長さも等しいので、どちらも、容器の左右の部分にある辺の長さの合計は等しくなります。つまり、8＋8＝12＋xとなります。よって、x＝8＋8－12＝4より、x＝4cmと考えることもできます。
(2) 水面は、床と平行になります(ここがポイント)。水面の線と容器の辺の間は、平行線のさっ角により45度になります。立方体の1つの面が正方形であることから、水面の線は、正方形の対角線です。よって、水によってできる図形は、直角二等辺三角形になります。
　(図1)と比べると、xを底辺とする三角形の部分がこぼれた水の部分です。予習シリーズ137ページの解き方の図を参照してください。面積は、4×12÷2＝24平方cmで、この面積に奥行きの12cmをかけると、体積になります。24×12＝288より、こぼれた水の体積は、288立方cmです。
(3) はじめに入っていた水の体積は、12×12×8＝1152立方cmで、こぼれた水の体積である540立方cmを引いて、1152－540＝612立方cmが、残っている水の体積です。(図2)の面積に奥行きの12cmをかけると、残っている水の体積になりますので、式に整頓すると、y×12÷2×12＝612となります。よって、612÷12×2÷12＝8.5より、yは8.5cmです。

＜算数　4年下　第14回＞

　第14回は『場合の数(1)』です。例えば、A、B、Cの3つの文字を、順序を考えて並べるとき、何通りの並べ方があるかを考えるような問題を、場合の数の問題といいます。この問題の答えは、ABC、ACB、BAC、BCA、CAB、CBAの6通りです。場合の数の問題では、もれがなく、重なりがないよう、順序よく考えることが大切です。

【攻略ポイント1】

　規則正しい数え方を学習します。
　「必修例題1」は、｛0、1、2、3｝の4まいのカードから3まいのカードをならべて3けたの整数を作る問題です。0のカードがある場合は、注意が必要です。
(1) 最も小さい数を作ります。大きい位に小さいカードを使っていくことになります。ですが、百の位に0のカードは使えませんので、百の位に1のカードを使います。十の位には0を使い、一の位には次に小さい2を使います。よって、最も小さい数は、102です。
(2) 続けていくと、百の位に1を使った数は、102、103、120、123、130、132、と6つできます。次は、百の位に2を使った数で、201、203、となりますので、小さい方から8番目の数は、203です。数えもれがないように気をつけましょう。

　「必修例題2」も、前問と同様の問題です。｛0、1、2、2｝には、0が入っていること、2が2つあることに注意して考えます。
　3けたの数を作るのですが、百の位に0は使えません。
(ア) まず百の位に1を使う場合を考えます。十の位には、残りの0か2を使うことができます。ここまでで、10□、12□の2通りです。一の位には、10□のときは2、12□のときは0か2(2つ目の2)を使うことができます。よって、102、120、122の3通りができます。
(イ) 次に百の位に2を使う場合です。十の位には、残りの0か1か2(2つ目の2)を使うことができます。ここまでで、20□、21□、22□の3通りです。一の位には、20□のときは1か2(2つ目の2)、21□のときは0か2(2つ目の2)、22□のときは0か1を使うことができます。よって、201、201、210、212、220、221の6通りができます。
(ア)と(イ)より、3けたの整数は(3＋6＝)9 通り作ることができます。

【攻略ポイント2】

　樹形図の利用を学習する内容ですが、メルマガでは、樹形図をかくことができませんので、予習シリーズの樹形図を参照してください。樹形図をかく場合でも、数を小さい順にならべるなど、自分できまりを作り規則正しくかくことが大切です。

　「必修例題3」は、兄、私、妹の3人が横一列にならぶ問題です。
基本的には数を並べる場合と同様です。
(1) 「兄」を左はしにして並べていくと、（兄・私・妹）か、（兄・妹・私）かの2通りできます。
(2) 「私」を左はしにして並べていくと、（私・兄・妹）か、（私・妹・兄）かの2通り。「妹」を左はしにして並べていくと、（妹・兄・私）か、（妹・私・兄）かの2通り。よって、(1)の「兄」を左はしにする2通りもふくめて、2＋2＋2＝2×3＝6より、6通りできます。(2)のように、だれが左はしにきても場合の数が同じになる、つまり「並べ方の条件が等しい場合」には、「かけ算を使うことができる」ということに、注意しておいてください。

　「必修例題4」は、｛0、1、2、3｝の4まいのカードの中から、3まいのカードをならべて、3けたの偶数を作る問題です。
偶数は、一の位に偶数を使うことでできます。よって、一の位から使うカードを決めていきます。0のカードがふくまれるので、注意が必要です。
(ア) まず、一の位に0を使います。百の位には、1、2、3のどのカードを使ってもよいので、1□0、2□0、3□0の3通りとなります。十の位には、1□0の場合には2か3の2通り、2□0の場合には1か3の2通り、3□0の場合には1か2の2通り使うことができます。よって、3×2＝6通り作ることができます。
(イ) 一の位に2を使う場合には、残りの0、1、3のうち、百の位に0は使うことができないので、1□2、3□2の2通りとなります。十の位には、1□2の場合には0か3の2通り、3□2の場合には0か1の2通り使うことができます。よって、2×2＝4通り作ることができます。
(ア)と(イ)より、3けたの偶数は(6＋4＝)10通りできます。

　場合の数の問題は、4年生でもう1回(第18回)ありますし、5年生でも学習します。難しい内容ですので、一つひとつ、確実に理解していきましょう。

　われわれ中学受験鉄人会のプロ家庭教師は、常に100％合格を胸に日々研鑽しております。ぜひ、大切なお子さんの合格の為にプロ家庭教師をご指名ください。