正八面体の表面積・体積・半径
正八面体の表面積、体積そして半径(内接球と外接球)を求めてみましょう。図1は
正八面体とそれに内接する内接球の図です。表面積は簡単に計算できて、一辺の
長さが1の正三角形が八面あるので、(ルート3/4)X8です。
表面積: 2ルート3
(図1、Functionviewで作成)
上図において、辺ADと辺BCの中点をそれぞれ点Gと点Hとします。 点E、点F、点
Gと点Hを含む平面で正八面体をカットしたときの断面図を図2に示します。 四角形
EGFHは四辺の長さが等しい菱形です。
(図2、Functionviewで作成)
正八面体の体積は、二つの四角錐、E−ABCDとF−ABCDの体積の和になりま
す。EO=FO=ルート2/2であるので、四角錐の体積はルート2/6です。したがって
、正八面体の体積はルート2/3となります。
体積: ルート2/3
内接球の半径OPの長さを計算してみます。三角形EHOと三角形EOPは相似な直
角三角形です。よって、以下の関係が得られます。
EH:HO=EO:OP(内接球の半径)
→ (ルート3/2):(1/2)=(ルート2/2):OP
上の比の式を解いて、OP=ルート6/6となります。
半径(内接球): ルート6/6
OE=OF=OA=OB=OC=OD=ルート2/2であるので、外接球の半径はルート
2/2です。当然、外接球の中心と内接球の中心は完全に一致します。
半径(外接球): ルート2/2