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えん面積めんせきはなぜ「半径はんけい×半径はんけい×3.14」? — ケーキのようにって長方形ちょうほうけいにもどす

えん面積めんせきは「半径はんけい×半径はんけい×3.14」。公式こうしきとしておぼえているひとおおいとおもいます。でも、すこ不思議ふしぎではないでしょうか。長方形ちょうほうけいの「たて×よこ」なら、マスのかずかぞえるかけざんだと納得なっとくできます。まるかたちには、たてもよこもありません。それなのに、どうしてかけざん2かいひろさがるのでしょうか。

この記事きじでは、公式こうしきを「ってならべる」ことで自分じぶんたしかめます。3.14がどこからたのかも、半径はんけいを2かいかける理由りゆうも、おなじ1まいからえてきます。

3.14は、もともと「まわりのながさのかず

さきに、3.14の正体しょうたいをおさえます。どんなおおきさのえんでも、まわりのながさ(円周えんしゅう)は直径ちょっけいのおよそ3.14ばいです。この倍率ばいりつのことを円周率えんしゅうりつびます。

円周は直径のおよそ3.14倍であることを示した図

つまり 円周えんしゅう直径ちょっけい×3.14 です。ここでおぼえておいてほしいのは、3.14は「面積めんせきかず」ではなく「まわりのながさのかず」だということ。その3.14が面積めんせき公式こうしきにもかおすのは、偶然ぐうぜんではありません。理由りゆうはこのあとかります。

ケーキのようにって、たがいちがいにならべる

まるかたちのままでは、たてもよこもはかれません。そこで、三角形さんかくけい台形だいけいのときおな作戦さくせん使つかいます——長方形ちょうほうけいにもどすのです。

えんをケーキのように中心ちゅうしんからって、ほそいおうぎがたけます。そして、上向うわむき・下向したむきをたがいちがいにしてよこ一列いちれつならべます。

円を8等分に切って、たがいちがいに並べた図

ってならべただけなので、ひろさはすこしもわっていません。できあがったおびはまだなみうっていますが、もっとこまかくるほど、でこぼこはちいさくなって長方形ちょうほうけいちかづいていきます。したうごたしかめてみてください。8等分とうぶん・16等分とうぶん・32等分とうぶんかたこまかくして、見比みくらべるのがおすすめです。

できた長方形ちょうほうけいの、たてとよこを

ならべてできた長方形ちょうほうけいの、たてとよこのながさをってみましょう。

たては半径はんけいです。おうぎがたのまっすぐなへんは、もともとえん中心ちゅうしんからふちまでったせん。そのながさは半径はんけいそのものだからです。

よこは円周えんしゅう半分はんぶんです。たがいちがいにならべたので、えんのまわり()は、半分はんぶんおびうえがわに、のこりの半分はんぶんしたがわにかれます。8等分とうぶんなら、うえに4つ・したに4つです。だからしたがわ、つまり「よこ」のながさは、円周えんしゅうのちょうど半分はんぶん円周えんしゅう直径ちょっけい×3.14でしたから、その半分はんぶん半径はんけい×3.14です(直径ちょっけい半分はんぶん半径はんけいだから)。

並べた帯のたてが半径、よこが円周の半分であることを示した図

あとは長方形ちょうほうけい公式こうしきてはめるだけです。

面積めんせき = たて × よこ = 半径はんけい × (半径はんけい×3.14) = 半径はんけい×半径はんけい×3.14

公式こうしきなぞけました。3.14は円周えんしゅうからはこばれてきたかずで、半径はんけいが2かいかけられるのは、たてにもよこにも半径はんけいはいっているからだったのです。

数字すうじたしかめる

半径はんけい10cmのえんためしてみます。面積めんせきは 10×10×3.14=314cm²(平方へいほうセンチメートル)ならべた長方形ちょうほうけいかんがえても、たて10cm・よこ 10×3.14=31.4cm で、10×31.4=314cm²。ちゃんとおなじになります。

おぼかた — 「ケーキのを1まい

公式こうしきわすれそうになったら、ケーキのを1まいおもしてください。

かたひとつで、まるかたちにもたてとよこがえてくる——面積めんせき公式こうしきは、おぼえるものというより「つくれるもの」なのです。

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