【算数からやさしく解説】空間図形(立体)の総復習（立方体・直方体編）

皆さんこんにちは！今回は空間図形についてのお話です。

これまで平面図形について解説してきましたが、今回は立体図形の基本である直方体と立方体を詳しく見ていきたいと思います。

まずは「空間図形とは何か」について確認し、その後、直方体と立方体の特徴や関連する言葉を学び、最後にその活用例について考えてみましょう！

 

空間図形とは？

空間図形とは、高さを持つ立体的な図形のことを指します。

例えば、円に高さを加えると円柱、三角形を立体的にすると三角柱になります。そして、今回の主役である立方体や直方体も、空間図形の代表的な例です。

これから数回にわたって、さまざまな立体について解説していきますが、まずは基本となる直方体と立方体について詳しく見ていきましょう。

 

直方体とは？

直方体とは、長方形または正方形で囲まれた立体のことです。

イメージしやすい例としては、お菓子の箱やティッシュの箱、本などが挙げられます。

ただし、直方体を作る際には注意点があります。それは、長方形をまっすぐ積み重ねていく必要があるということです。少しでも斜めになってしまうと、直方体の形にならなくなってしまいます。

では、直方体を構成する重要な要素を確認してみましょう。

 

直方体の基本要素

直方体には、以下のような構成要素があります。

• 頂点 … 立体の角にあたる点（全部で8個）

• 辺 … 頂点同士を結ぶ直線の部分（全部で12本）

• 面 … 辺で囲まれた長方形または正方形（全部で6つ）

例えば、ティッシュ箱を見てみると、頂点が8つ、辺が12本、面が6つあることが分かりますね。

空間図形を描くときには、見えない部分を点線で描くと、頂点や辺、面の関係をより分かりやすく表すことができます！

 

立方体とは？

立方体は、直方体の特別なケースです。

すべての面が同じ大きさの正方形で構成されている立体のことで、代表的なものとしてサイコロやルービックキューブなどがあります。

直方体と同じように、8つの頂点・12本の辺・6つの面を持ちますが、全ての辺の長さが等しいのが特徴です。

また、直方体や立方体のように、すべての面が平面で構成される立体を「多面体」と呼びます。

 

正多面体とは？

立方体は、すべての面が正方形でできている美しい形ですが、このように対称性が高く、美しく構成された多面体を正多面体と呼びます。

実は、この正多面体は立方体を含めて5種類しか存在しないことが数学的に証明されています。

このような多面体の性質を調べる上で、オイラーの多面体定理という非常に興味深い定理が存在します。興味のある方はぜひ調べてみてください！

 

まとめ

今回は、空間図形の基本として、直方体と立方体について学びました。

• 空間図形とは高さを持つ立体である

• 直方体は長方形や正方形で構成される立体

• 立方体はすべての面が正方形の直方体の特別なケース

• 直方体・立方体の頂点・辺・面の数を確認

• 正多面体やオイラーの多面体定理も関連するトピック

空間図形の世界は、まだまだ奥が深いものです。次回もまた、立体図形について詳しく見ていきますので、お楽しみに！