面積

図形の大きさ、広さの量

面積(めんせき、: area)とは、平面内の、あるいは曲面内の図形の大きさや、広さのである。立体物の表面の面積の合計を特に表面積(ひょうめんせき)と呼ぶ。

面積
area
量記号 S, A
次元 L2
種類 スカラー
SI単位 平方メートル (m2)
CGS単位 平方センチメートル (cm2)
FPS単位 平方フィート (ft2)
プランク単位 プランク面積 (lP2)
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定義

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平面図形については、2次元空間内の部分集合(つまり図形)の定義関数積分して面積を定義する。直感的にはまず長方形の面積を定義し、一般の図形に対しては小さな長方形の集まりでその図形を近似した極限を以って面積を定義する。

曲面については、定義関数の面積分のほか、曲面を(3次元空間内で)小さな平面図形の集まりでその図形を近似した極限によって面積を定義することができる。

面積の単位

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イギリスの単位

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以下のように定義されている。

  • 平方フィート - 0.09290304 m2
  • 平方ヤード - 9 平方フィート - 0.83612736 m2
  • 平方パーチ - 30.25 平方ヤード - 25.29285264 m2
  • エーカー - 160 平方パーチまたは 43 560 平方フィート - 4046.8564224 m2
  • 平方マイル - 640 エーカー - 2.589988110336 km2

古い日本の単位

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  • 勺(しゃく) - 約0.033058 m2[注釈 2]
  • 合(ごう) - 10 勺 - 約0.33058 m2[注釈 2]
  • (つぼ)・歩(ぶ) - 10 合 - 約3.305785124 m2
  • (せ) - 30 坪 - 約99.17355 m2
  • 段・(たん) - 10 畝 - 約991.7355 m2
  • (ちょう)・町歩(ちょうぶ) - 10 段 - 約9917.355 m2
  • 尺坪(しゃくつぼ) - 約0.09183 m2
  • 帖・(じょう) - 0.5 坪 - 約1.6528926 m2
  • 方丈(ほうじょう) - 約9.182736453 m2

その他の単位

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面積を求める公式

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平面

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基本的な面積を計算する公式をいくつか示す。

  • 正方形: a2a = 一辺の長さ)
  • 長方形: aba, b = 縦および横の長さ)
  • 菱形: 1/2aba, b は2つの対角線の長さ)
  • 台形: 1/2(B + b)hB, b = 上底および下底の長さ、h = 高さ)
  • 平行四辺形: aha = 底辺の長さ、h = 高さ)
  • 平行四辺形: |A × B| = |A||B|sin θA, B は平行四辺形を張る独立ベクトル、"×" はベクトルのクロス積(外積)、"| |" はベクトルの大きさ、θABベクトルのなす角
  • 三角形: 1/2aha = 底辺の長さ、h = 高さ)
  • 三角形: 1/2absin θa, b = 辺の長さ、θ = 2辺のなす角の大きさ(ラジアン (rad))、ヘロンの公式
  • 頂点座標が与えられた多角形: 座標法を参照
  • : πr2π = 円周率r = 半径)
  • 扇形: 1/2r2θθ = 中心角の大きさ(ラジアン))
  • 扇形: θ/360πr2θ = 中心角の大きさ(度))
  • 扇形: 1/2lrl = 弧の長さ (2π/360))
  • 楕円: πaba, b = 半長軸および半短軸の長さ)
  • 正多角形: 1/2PaP = 周辺の長さ、a = 多角形の辺心距離(中心から辺の中心までの長さ))
  • 格子多角形:ピックの定理
  • アステロイド曲線に囲まれた部分: 3/8πa(アステロイド曲線の方程式 x2/3 + y2/3 = a2/3
  • カージオイド曲線に囲まれた部分: 3/2πa(カージオイド曲線の極方程式 r = a(1 + cos θ))

立体

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立体の表面積、側面積を求める公式を以下に示す。

  • 立方体の表面積: 6s2s = 一辺の長さ)
  • 直方体の表面積: 2(lw + lh + wh)(l = 縦の長さ、w = 横の長さ、h = 高さ)
  • 円柱の側面積: 2πrhr = 底面の半径、h = 高さ)
  • 斜切円柱の側面積: πr(h1 + h2)(h1 = 最大母線の長さ、h2 = 最小母線の長さ)
  • 円錐の側面積: πara = 母線の長さ、r = 底面の半径)
  • 円錐台の側面積: πa(R + r)(a = 母線の長さ、R, r = 両底面の半径、h = 高さ)
  • 円柱の表面積: 2πr(h + r)(r = 底面の半径、h = 高さ)
  • 円錐の表面積: πr(r + a)(r = 底面の半径、a = 母線の長さ)
  • の表面積: 4πr2r = 半径)

円以下の公式は、正確には積分を使って正当化される。さらに幅広い図形についてこの概念を定義するためには、積分を避けて通ることはできない。

定義不良な面積 Ill-defined areas

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選択公理を受け入れると、「意味のある面積が定義できない図形」が存在することを証明できる (ルベーグ測度を参照)。 このような「図形」(簡単に図示することは出来ない)はタルスキーの円積問題英語版に関係している(三次元における類似の例として、「体積の定義できない図形」とバナッハ=タルスキーのパラドックスがある)。 このような集合は実用上現実の世界では生じない。

脚注

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注釈

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  1. ^ 口頭では平米(へいべい)とも呼ぶ。ただし計量法では認められていない。
  2. ^ a b 体積の単位とは別

出典

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関連項目

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外部リンク

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  • 度量衡換算(面積)
  • Weisstein, Eric W. "Area". mathworld.wolfram.com (英語).
  • area - PlanetMath.(英語)
  • Hazewinkel, Michiel, ed. (2001), “Area”, Encyclopedia of Mathematics, Springer, ISBN 978-1-55608-010-4, https://www.encyclopediaofmath.org/index.php?title=Area 
  • 面積』 - コトバンク
面積の単位
m2 a ha km2 ac mi2 ムー
m2 m2 = 0.01 a m2 = 0.0001 ha m2 = 0.000001 km2 m2 ≒ 0.000247105 ac m2 ≒ 3.86102 × 10−7 mi2 m2 = 0.3025 坪 m2 ≒ 0.0100833 畝 m2 ≒ 0.000100833 町 m2 =

0.0015 ムー

a a = 100 m2 a = 0.01 ha a = 0.0001 km2 a ≒ 0.0247105 ac a ≒ 3.86102 × 10−5 mi2 a ≒ 30.25 坪 a ≒ 1.00833 畝 a ≒ 0.0100833 町 a = 0.15 ムー
ha ha = 10000 m2 ha = 100 a ha = 0.01 km2 ha ≒ 2.47105 ac ha ≒ 0.00386102 mi2 ha ≒ 3025 坪 ha ≒ 100.833 畝 ha ≒ 1.00833 町 ha = 15 ムー
km2 km2 = 1000000 m2 km2 = 10000 a km2 = 100 ha km2 ≒ 247.105 ac km2 ≒ 0.386102 mi2 km2 ≒ 302500 坪 km2 ≒ 10083.3 畝 km2 ≒ 100.833 町 km2 = 1500 ムー
ac ac ≒ 4046.8564224 m2 ac ≒ 40.468564224 a ac ≒ 0.40468564224 ha ac ≒ 0.004046856422 km2 ac = 0.0015625 mi2 ac ≒ 1224.17坪 ac ≒ 40.8058 畝 ac ≒ 0.408058 町 ac ≒ 6.070285 ムー
mi2 mi2 ≒ 2589988.110336 m2 mi2 ≒ 25899.88110336 a mi2 ≒ 258.9988110336 ha mi2 ≒ 2.589988110336 km2 mi2 = 640 ac mi2 ≒ 783471 坪 mi2 ≒ 26115.71345 畝 mi2 ≒ 261.1571345 町 mi2 ≒ 3884.982 ムー
坪 ≒ 3.305785 m2 坪 ≒ 0.0330579 a 坪 ≒ 0.000330579 ha 坪 ≒ 3.305785 × 10−6 km2 坪 ≒ 0.000816877 ac 坪 ≒ 1.27637 × 10−6 mi2 坪 ≒ 0.0333333 畝 坪 ≒ 0.000333333 町 坪 ≒ 0.004959 ムー
畝 ≒ 99.1736 m2 畝 ≒ 0.991736 a 畝 ≒ 0.00991736 ha 畝 ≒ 9.91736 × 10−5 km2 畝 ≒ 0.0245063 ac 畝 ≒ 3.829110 × 10−5 mi2 畝 = 30 坪 畝 = 0.01 町 畝 = 0.14876 ムー
町 ≒ 9917.36 m2 町 ≒ 99.1736 a 町 ≒ 0.991736 ha 町 ≒ 0.00991736 km2 町 ≒ 2.45063 ac 町 ≒ 0.00382911 mi2 町 = 3000 坪 町 = 100 畝 町 = 14.87604 ムー
ムー ムー ≒ 666.667 m2 ムー ≒ 6.66667 a ムー ≒ 0.06667 ha ムー ≒ 0.0006667 km2 ムー ≒ 0.164737 ac ムー ≒ 0.00257 mi2 ムー ≒ 201.6667 坪 ムー ≒ 6.722219 畝 ムー ≒ 0.06722219 町