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算数さんすう 5年生ねんせい

合同ごうどう多角たかくがた円周えんしゅうりつ

最終さいしゅう確認かくにん:

このしょうまなぶこと

4年生ねんせいでは、角のおおきさ垂直すいちょく平行へいこう、そして 台形だいけい平行四辺形へいこうしへんけいひし形ひしがたなど、いろいろな図形ずけい仕組しくみをまなびました。

5年生ねんせいでは、図形ずけいのせかいをもういちふかく調しらべます。

  • ふたつの図形ずけいぴったりかさなるってどういうこと?(合同ごうどう
  • 三角形さんかくけい四角形しかくけい角の和は、どんなかたちでもまっている?
  • 正多角形せいたかっけいのふしぎな関係かんけい
  • えんのまわりのながさ(円周えんしゅう)は、直径ちょっけいなんばい?(円周率えんしゅうりつ

このしょうわるころには、つぎのことができるようになっています。

  • 合同ごうどう意味いみえる(ぴったりかさなる=かたちおおきさがおなじ)
  • 対応たいおうするへん対応たいおうする角つけられる
  • 三角形さんかくけいが 1 つにまる 3 つの条件じょうけんえる
  • 三角形さんかくけい内角ないかく = 180°使つかえる
  • 四角形しかくけい内角ないかく = 360°五角形ごかっけい = 540°、六角形ろっかっけい = 720°と計算けいさんできる
  • 正多角形せいたかっけい意味いみれいえる
  • 円周率えんしゅうりつ意味いみえる(円周えんしゅう ÷ 直径ちょっけい ≒ 3.14)
  • 円周えんしゅう = 直径ちょっけい × 3.14円周えんしゅうながさをもとめられる

ポイント: このしょうのキーワードは 「ぴったりかさなる」「かくあつめる」「直径ちょっけいなんばいの 3 つです。どれも、形のしくみをかずあらわことがねらいです。

1. 合同ごうどう図形ずけい

合同ごうどうとは

ふたつの図形ずけいぴったりかさねられるとき、その 2 つの図形ずけい合同ごうどうであるといいます。「かたちおおきさもおなじ」ということです。

   図形 ア            図形 イ
   ┌──┐            ┌──┐
   │  │            │  │
   │  │            │  │
   └──┘            └──┘

まわしたり、うらかえしたりしてかさなれば、それも合同ごうどうです。

   ア(もとの向き)    イ(回転)       ウ(うら返し)
    ┌─┐               ┌─┐             ┌─┐
    │ │  →  90°回転    ├─┘             │ │
    ├─┘               │               └─┤
    └                                      └

ずらしても、まわしても、うらかえしても、ぴったりかさなるなら合同ごうどうです。

対応する辺たいおうするへん対応する角たいおうするかく

合同ごうどう図形ずけいでは、かさねたときにおな場所ばしょへんどうし・かくどうしを 対応する辺たいおうするへん対応する角たいおうするかくといいます。

     A                A'
    /\               /\
   /  \             /  \
  /    \           /    \
 B──────C         B'─────C'

三角形さんかくけい ABC と 三角形さんかくけい A'B'C' が合同ごうどうなら、

  • へん AB と へん A'B' は 対応たいおうするへんながさがひとしい)
  • へん BC と へん B'C' は 対応たいおうするへんながさがひとしい)
  • へん CA と へん C'A' は 対応たいおうするへんながさがひとしい)
  • かく A と かく A' は 対応たいおうする角おおきさがひとしい)
  • かく B と かく B' は 対応たいおうする角おおきさがひとしい)
  • かく C と かく C' は 対応たいおうする角おおきさがひとしい)

合同ごうどう図形ずけいでは、対応たいおうするへんながさも、対応たいおうするかくおおきさも、ぜんぶひとしいのがきまりです。

ポイント:合同ごうどうかどうかを調しらべるには、対応たいおうするへんかくくらべるのが基本きほん。ただし、三角形さんかくけいなら全部ぜんぶ調しらべなくても、あるポイントさえそろえば合同ごうどうかります(つぎふし)。

2. 三角形さんかくけいが 1 つにまる条件じょうけん

三角形さんかくけい合同条件ごうどうじょうけん

三角形さんかくけいは、3 つのへん3 つの角わせて 6 つの要素ようそがあります。でも、そのうちの 3 つまれば、三角形さんかくけいかたちおおきさが 1 つにまることがかっています。

つぎの 3 つのどれかがおなじなら、2 つの三角形さんかくけい合同ごうどうです。

① 3 つのへんながさがそれぞれひとしい

        5 cm                  5 cm
       /\                    /\
   4  /  \  6            4  /  \  6
     /    \                /    \
    /______\              /______\
      7 cm                  7 cm

へんながさがすべてひとしい三角形さんかくけいは、かならずぴったりかさなります。

② 2 つのへんとそのかんかくひとしい

          /                    /
      5  / 60°             5  / 60°
        /                    /
       /──────              /──────
         6                    6

2 ほんへんと、その 2 へんではさんだ角おなじなら合同ごうどう

③ 1 つのへんと、そのりょうはしのかくひとしい

       40°     70°            40°     70°
        /\                    /\
       /  \                  /  \
      /    \                /    \
     /______\              /______\
        8 cm                  8 cm

1 つのへんながさと、そのへん両はしの角りょうはじ)のおおきさがおなじなら合同ごうどう

ポイント:合同ごうどう三角形さんかくけいは、この 3 つの条件じょうけんのどれか 1 つをチェックすれば見分みわけられます。全部ぜんぶへんかく調しらべなくてよいのがコツです。

合同ごうどう三角形さんかくけいをかいてみよう

「3 つのへんながさが 4 cm、5 cm、6 cm の三角形さんかくけいをかきなさい」とわれたら、コンパスと ものさしで 1 とおりのかたちにしかかけません。

   ① 6 cm の 直線を ひく
        ●───────────────────●

   ② 左はしから半径 4 cm の円、右はしから半径 5 cm の円をかく

   ③ 2 つの円が交わった点が、3 つめのちょうてん

どこかでかならずぴったりまる——これが「三角形さんかくけいが 1 つにまる」ということです。

3. 三角形さんかくけい内角ないかく = 180°

内角ないかくとは

多角たかくがた内がわにあるかく内角ないかくといいます。

        A
       /\
      /  \
     /    \
    /      \
   B────────C

三角形さんかくけい ABC なら、かく A、かく B、かく C の 3 つが内角ないかくです。

三角形さんかくけいの 3 つのかく

どんな三角形さんかくけいでも、3 つの内角ないかくおおきさをすと 180°になります。これを三角形さんかくけい内角の和ないかくのわといいます。

A+B+C=180°\angle A + \angle B + \angle C = 180°

たしかめる方法ほうほうはいくつかあります。

方法ほうほう 1:分度器ぶんどきではかる

紙に三角形さんかくけいをかき、それぞれのかく分度器ぶんどきで はかってしてみると、およそ 180°になります。

方法ほうほう 2:3 つのかくってあつめる

   もとの三角形             角を切り取る          集める
        /\                    ●  ●  ●          ●──●──●
       /  \                                      (ちょうど半回転 = 180°)
      /    \
     ────────

3 つのかくって 1 つのてんあつめると、ちょうど はん回転かいてん(180°)に ならびます。

れいかく計算けいさんする

三角形さんかくけいの 2 つのかくが 60° と 70° のとき、のこるかくは?

180°60°70°=50°180° - 60° - 70° = 50°

答えこたえ50°

4. 四角形しかくけい内角ないかく = 360°

どんな四角形しかくけいでも、4 つの内角ないかくは 360°になります。

なぜ 360° なのか

四角形しかくけいを、1 ほん対角線たいかくせんで 2 つの三角形さんかくけいけてみます。

   A────────B            A────────B
   │        │            │       /│
   │        │    →       │     /  │
   │        │            │   /    │
   D────────C            D────────C

2 つの三角形さんかくけい内角ないかくは、180° × 2 = 360°けたときにてきたかく全部ぜんぶすと、もとの四角形しかくけいの 4 つの内角ないかくしたのとおなじことになります。

だから、四角形しかくけい内角ないかく = 180° × 2 = 360°

れいかく計算けいさんする

四角形しかくけいの 3 つのかくが 90°、100°、80° のとき、のこるかくは?

360°90°100°80°=90°360° - 90° - 100° - 80° = 90°

答えこたえ90°

5. 多角たかくがた内角ないかく

五角形ごかっけい六角形ろっかっけいおなじように

五角形ごかっけい六角形ろっかっけいも、対角線たいかくせん三角形さんかくけいけて180° をなんばいするかもとめられます。

五角形ごかっけい

       A
      / \
     /   \
    E     B
    │     │
    │     │
    D─────C

ちょうてん A から対角線たいかくせんくと、五角形ごかっけい3 つの三角形さんかくけいけられます。

180°×3=540°180° \times 3 = 540°

五角形ごかっけい内角ないかく = 540°

六角形ろっかっけい

ちょうてんから対角線たいかくせんくと、4 つの三角形さんかくけいけられます。

180°×4=720°180° \times 4 = 720°

六角形ろっかっけい内角ないかく = 720°

まとめると n 角形かくがた内角ないかく

n 角形かくがたを 1 つのちょうてんから対角線たいかくせんけると、(n − 2) 個三角形さんかくけいにできます。

n 角形の内角の和=180°×(n2)\text{n 角形の内角の和} = 180° \times (n - 2)

多角たかくがたn(n − 2)内角ないかく
三角形さんかくけい31180°
四角形しかくけい42360°
五角形ごかっけい53540°
六角形ろっかっけい64720°
なな角形かくがた75900°
はち角形かくがた861080°

ポイント:ちょうてんかずから 2 をいたかず × 180°」でいつでも計算けいさんできます。三角形さんかくけいけるとかんがえるのがコツです。

6. 正多角形せいたかっけい

正多角形せいたかっけいとは

すべてのへんながさがひとしく、すべての内角ないかくおおきさもひとしい多角たかくがた正多角形せいたかっけいといいます。

正三角形せいさんかくけい

       ●
      / \
     /   \
    ●─────●
  • 3 つのへんがすべておななが
  • 3 つのかくがすべて 60°

正方形せいほうけい

   ●─────●
   │     │
   │     │
   ●─────●
  • 4 つのへんがすべておななが
  • 4 つのかくがすべて 90°

正五角形せいごかっけい

       ●
      / \
     ●   ●
     │   │
     ●───●
  • 5 つのへんがすべておななが
  • 5 つのかくがすべて 108°(540° ÷ 5 = 108°)

正六角形せいろっかっけい

      ●───●
     /     \
    ●       ●
     \     /
      ●───●
  • 6 つのへんがすべておななが
  • 6 つのかくがすべて 120°(720° ÷ 6 = 120°)

正多角形せいたかっけいの 1 つのかくおおきさ

正多角形せいたかっけい1 つの内角ないかくは、内角ないかく ÷ ちょうてんの数もとめられます。

正多角形せいたかっけい内角ないかくちょう点数てんすう1 つの内角ないかく
正三角形せいさんかくけい180°360°
正方形せいほうけい360°490°
正五角形せいごかっけい540°5108°
正六角形せいろっかっけい720°6120°
せいはち角形かくがた1080°8135°

正多角形せいたかっけいえん関係かんけい

正多角形せいたかっけいちょうてんをすべて 1 つの のまわりにくと、ぴったりはいります。

        正六角形と円
          ●───●
         /     \
       ●  ●─●   ●
         \     /
          ●───●

正六角形せいろっかっけいは、中心ちゅうしんから 6 つのちょうてんまでのながさがすべておなじなので、円のなかにきれいにはい形です。また、中心ちゅうしんちょうてんせんむすぶと、6 つの正三角形せいさんかくけいができます。

ポイント:正多角形せいたかっけいは、ちょうてんかずやしていくと、だんだん ちかづいていきます。せい 12 角形かくがたせい 24 角形かくがたせい 100 角形かくがた……とやせば、まるでえんのようになります。

7. 円周率えんしゅうりつ円周えんしゅうなが

えん用語ようご復習ふくしゅう

えんについて 3年生ねんせいまなんだ用語ようごをおさらいします。

          中心
          ●
         /│\
        / │ \    半径
       /  │  \
      ●───●───●     直径 = 半径 × 2
         直径
  • 中心ちゅうしんえんなかてん
  • 半径はんけい中心ちゅうしんからえんのふちまでのなが
  • 直径ちょっけいえんのふちからふちまで、中心ちゅうしんとおながさ(半径はんけいの 2 ばい
  • 円周えんしゅうえんのまわりのながさ(←これが 5年生ねんせいあたらしいテーマ)

円周えんしゅう直径ちょっけいなんばい

えんのまわりのながさ」と「直径ちょっけいながさ」には、いつもおな関係かんけいがあるのでしょうか?

じっけん:いろいろなおおきさのえんで、円周えんしゅう直径ちょっけいをはかってみる

物体ぶったい直径ちょっけい円周えんしゅう(ひもではかる)円周えんしゅう ÷ 直径ちょっけい
ちいさな コイン2 cm6.28 cm3.14
時計とけいの ふち10 cm31.4 cm3.14
自転車じてんしゃの タイヤ60 cm188.4 cm3.14

どんなおおきさのえんでも、円周えんしゅう ÷ 直径ちょっけい ≒ 3.14になります。このあたい円周率えんしゅうりつといいます。

円周率えんしゅうりつ意味いみ

円周えんしゅうりつとは、円周えんしゅうながさが 直径ちょっけいながさの なんばいになっているかあらわかずです。

円周率=円周直径\text{円周率} = \frac{\text{円周}}{\text{直径}}

円周えんしゅうりつただしいあたい3.14159265358979...とどこまでもつづかずですが、小学校しょうがっこうでは 3.14使つかいます。

ポイント:円周えんしゅうりつは、円のおおきさに関係かんけいなく いつもおな。どんなにおおきなえんでも、ちいさなえんでも、円周えんしゅう直径ちょっけいやく 3.14 ばいになります。

円周えんしゅう = 直径ちょっけい × 3.14

円周えんしゅうりつしきをひっくりかえすと、円周えんしゅうながさがもとめられます。

円周=直径×3.14\text{円周} = \text{直径} \times 3.14

れい 1:直径ちょっけい 10 cm のえん円周えんしゅう

10×3.14=31.410 \times 3.14 = 31.4

答えこたえ31.4 cm

れい 2:半径はんけい 5 cm のえん円周えんしゅう

半径はんけい 5 cm なら直径ちょっけいは 10 cm。

10×3.14=31.410 \times 3.14 = 31.4

答えこたえ31.4 cm

れい 3:直径ちょっけい 4 cm のえん円周えんしゅう

4×3.14=12.564 \times 3.14 = 12.56

答えこたえ12.56 cm

円周えんしゅうから直径ちょっけいもとめる

ぎゃくに、円周えんしゅうかれば 直径ちょっけいもとめられます。

直径=円周÷3.14\text{直径} = \text{円周} \div 3.14

例:円周えんしゅうが 18.84 cm のえん直径ちょっけい

18.84÷3.14=618.84 \div 3.14 = 6

答えこたえ6 cm

直径ちょっけい円周えんしゅう = 直径ちょっけい × 3.14
1 cm3.14 cm
2 cm6.28 cm
5 cm15.7 cm
8 cm25.12 cm
10 cm31.4 cm
100 cm314 cm

やってみよう:半径はんけい 3 cm のえん円周えんしゅうなに cm でしょう?

答えこたえ:直径ちょっけいは 3 × 2 = 6 cm。円周えんしゅう = 6 × 3.14 = 18.84 cm

つまずきやすいポイント

  • 対応たいおうする」の意味いみ合同ごうどうな 2 つの図形ずけいを、かさねたときにおな場所ばしょへんかくのこと。順番じゅんばんではありません。
  • 多角たかくがた内角ないかくの和:n 角形かくがた(n − 2) 三角形さんかくけいけられる、とおぼえておけば (n − 2) × 180° のしきつくれます。
  • 半径はんけい直径ちょっけいをまちがえる円周えんしゅう公式こうしき直径ちょっけい × 3.14半径はんけいしかかっていないときは、まず直径ちょっけい = 半径はんけい × 2 にしてから。
  • 円周えんしゅうりつ小数しょうすう:3.14 は切り捨てきりすてではなく、計算けいさん都合つごう使つかおよそのあたい本当ほんとうはどこまでもつづかずです。

まとめ

  • 合同ごうどうかたちおおきさがおなじで、ぴったりかさなるふたつの図形ずけい
  • 合同ごうどう図形ずけいでは、対応する辺たいおうするへんなが対応する角たいおうするかくおおきさもすべてひとしい
  • 三角形さんかくけい合同ごうどう条件じょうけん3 へん/2 へん+かんかく/1 へん+りょうはしの角のどれかがひとしい
  • 内角の和ないかくのわ
    • 三角形さんかくけい = 180°
    • 四角形しかくけい = 360°
    • n 角形かくがた = 180° × (n − 2)
  • 正多角形せいたかっけい:すべてのへんひとしく、すべての内角ないかくひとしい多角たかくがた
    • 正三角形せいさんかくけい(60°)・正方形せいほうけい(90°)・正五角形せいごかっけい(108°)・正六角形せいろっかっけい(120°)
  • 円周率えんしゅうりつ円周えんしゅう ÷ 直径ちょっけいあたい。どんなおおきさのえんでも 約 3.14
  • 円周えんしゅう = 直径ちょっけい × 3.14
  • 直径ちょっけい = 円周えんしゅう ÷ 3.14

次のしょう:図形ずけいを「る」段階だんかいから「おおきさを計算けいさんする段階だんかいすすみます。つぎは 三角形さんかくけい平行四辺形へいこうしへんけいひし形ひしがた台形だいけい面積めんせきもとめる方法ほうほうまなびましょう。

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