このサイトはお使いのブラウザでは正常に動作しません。Google Chromeなど、別のブラウザを使用してください。
正四角錐台の上面積と高さを知りたい。
底面積22,500m2、高さ1.5m、体積33,750m3の直方体の調整池があります。
この調整池の底面積と体積は同じにし、4面を地面から12%の勾配をつけた四角錐台とした場合の上面積と高さはわかりますでしょうか。
知人に解いてもらったのですが、合っていますでしょうか。
回答
あらためて、こんにちは。
写真1枚目のように、容積を分割して計算します。
V1は正四角柱、V2は横になった三角柱、V3は逆さになった三角錐です。
数字のままでは大変なので写真2枚目の冒頭のように文字を定めます。
求める深さをhとして、その時の体積が元の体積と同じという式を立てました。
結果的にはhについての3次方程式です。
$4h^3+6\alpha ah^2+3\alpha ^2 Sh-3\alpha ^2 V_0=0$
これを数字に復元すると
$4h^3+108h^2+972h-1458=0$
こんな3次方程式は人間では解けないので、Wolframという人工知能に解いてもらったら、実数解は1つだけで、3乗根を含む数です。近似値を計算してもらったら1.3024…メートルになりました。もともとがサイズに対して浅いので、勾配を12%にしても、それほど変わるわけではなさそうです。
水面の面積は約29469.43平方メートルだそうです。
知人の方の計算結果とはだいぶ違いますが、常識的にはたぶんこんなものだと思います。
これで大丈夫ですか?わかったとか、まだこのへんがわからないとか、コメント欄に返事を書いてください。
コメントありがとうございます。 水平から12%です。 底面は正方形で、一辺150mです。
上にすぼまっているのですね!
本当は、上に向けて広がっていくのですが、分かりやすいように逆に書いています。
了解です。その方のはメモのようで、どう考えたのかわからないです。ω? いま外出中なので、後で書きます。
調整池を、縦1横1高さ1体積1の直方体と置いています。 その直方体の底面積からθの勾配で広がっていった正四角錐台の上面積の一辺をw、高さをhと置いています。 四角錐台の公式をつかって、体積Vをwとhで表し、hを三角関数で表して、Vの式に代入し三次方程式を解いているようです。 すみませんが、どうぞよろしくお願いいたします。
解きました。上の回答を書き直しましたので読んでみて下さい。
ありがとうございます! わかりやすいです。助かりました。 本当にありがとうございました。
お役に立てたならよかったです。またどうぞ!