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台形の面積は何年生で習う?公式の導入時期と求め方も!(上底・下底・高さ・面積の公式・等脚台形など)

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算数の図形学習において、台形の面積は多くのお子さんが学ぶ重要な単元の一つです。「台形の面積は何年生で習うの?」「公式はどうやって覚えればいいの?」といった疑問を持つ保護者の方も多いのではないでしょうか。

台形は四角形の仲間で、平行な辺を持つ特徴的な図形です。その面積を求める公式には、上底・下底・高さという3つの要素が関わってきます。一見複雑に見える公式ですが、しっかり理解すれば決して難しくありません。

本記事では、台形の面積を何年生で習うのかという基本的な疑問から、公式の導き方、上底・下底・高さの意味、等脚台形などの種類、さらには具体的な計算方法まで、わかりやすく解説していきます。台形の面積を理解することは、図形の感覚を養う上で非常に重要なステップとなるでしょう。

台形の面積は何年生で習う?【学習時期の結論】

それではまず、台形の面積を何年生で習うのかについて解説していきます。

小学5年生で台形の面積を学習

台形の面積は小学5年生で学習します。これは学習指導要領で定められている内容で、全国の小学校で同じ学年で学ぶことになっているのです。

台形の面積の学習時期:小学5年生

学習する時期:5年生の2学期から3学期頃

関連単元:三角形・平行四辺形の面積と同時期

小学5年生では、図形の面積を求める学習が大きなテーマとなります。台形の面積だけを単独で学ぶのではなく、三角形や平行四辺形の面積と関連付けながら学習していくのが特徴でしょう。

具体的には、まず三角形の面積の公式を学び、次に平行四辺形、そして台形という順序で進むことが一般的です。この順序には理由があり、台形の面積公式は三角形や平行四辺形の考え方を応用して導き出すことができるからです。

台形の面積を学ぶ前段階として、小学4年生では四角形や三角形の性質を学習します。また、平行や垂直といった概念も4年生で学ぶため、5年生での台形学習に必要な基礎知識が整っているのです。

学習指導要領での位置づけ

文部科学省の学習指導要領では、台形の面積は「図形の面積」の単元の中で扱われています。

学年 学習内容 図形の面積に関する単元
小学4年生 面積の単位、長方形・正方形の面積 基礎的な面積の概念
小学5年生 三角形、平行四辺形、台形、ひし形の面積 様々な図形の面積公式
小学6年生 円の面積 曲線を含む図形の面積

この流れから分かるように、台形の面積は小学校の面積学習の中でも発展的な内容として位置づけられています。長方形や正方形のような基本的な図形から始まり、段階的に複雑な図形へと進んでいく構成になっているのです。

学習指導要領では、台形の面積を求める際に、図形を分割したり移動したりして、既習の図形に帰着させて考える力を育てることが重視されています。つまり、公式を暗記するだけでなく、なぜその公式になるのかを理解することが大切なのです。

中学校での発展学習

台形の面積は小学5年生で学習しますが、中学校でも関連する内容が出てきます。

中学1年生の数学では、文字式を使って台形の面積の公式を表現します。小学校では「(上底+下底)×高さ÷2」と言葉や数字で表していたものを、中学校では記号を使って表すようになるのです。

【中学校での表現】

台形の面積をS、上底をa、下底をb、高さをhとすると

S = (a + b) × h ÷ 2

または

S = 1/2 (a + b) h

また、中学2年生では図形の証明を学習する際に、台形の性質を利用した問題が出題されることもあります。等脚台形の性質や、台形の中点連結定理なども学ぶでしょう。

さらに、中学3年生の三平方の定理では、台形の高さを求める問題などが出てくることもあります。このように、台形は中学数学でも重要な図形として扱われ続けるのです。

台形とは?基本的な性質と種類

続いては、台形の定義や性質、種類について確認していきます。

台形の定義と特徴

台形とは、1組の向かい合う辺が平行な四角形のことを指します。この平行な2つの辺が台形の最も重要な特徴です。

四角形にはいろいろな種類がありますが、台形はその中でも特別な性質を持っています。正方形や長方形は2組の向かい合う辺が平行ですが、台形は1組だけが平行なのです。

【台形の特徴】

・1組の向かい合う辺が平行

・もう1組の向かい合う辺は平行ではない

・4つの角の大きさの和は360度

・平行な2辺の長さは異なることが多い

台形という名前は、その形が台のように見えることから付けられたと言われています。平行な2辺のうち、短い方を上に、長い方を下にして置くと、まさに台のような形になるでしょう。

身の回りでも台形は多く見られます。机の脚の部分や、道路標識の一部、建物の窓など、様々な場所で台形の形が使われているのです。安定性があり、デザイン的にも美しい形として活用されています。

上底・下底・高さの意味

台形の面積を求めるためには、上底・下底・高さという3つの要素を理解する必要があります。それぞれの意味を正しく把握することが、面積計算の第一歩でしょう。

上底(じょうてい)とは、台形の平行な2辺のうち、短い方の辺を指します。一般的に、台形を上下に置いたときに上にくる辺のことです。

下底(かてい)とは、台形の平行な2辺のうち、長い方の辺を指します。台形を上下に置いたときに下にくる辺となります。

高さとは、上底と下底の間の垂直な距離のことです。上底から下底へ垂直に引いた線分の長さが高さになります。

用語 意味 記号(中学以降)
上底 平行な2辺のうち短い方 a
下底 平行な2辺のうち長い方 b
高さ 上底と下底の垂直な距離 h

高さを測る際の注意点として、必ず上底と下底に垂直に測る必要があります。斜めの辺の長さは高さではありません。垂直でない長さを使って計算すると、正しい面積が求められないので注意が必要です。

また、上底と下底は必ずしも水平である必要はありません。台形がどんな向きに置かれていても、平行な2辺のうち短い方が上底、長い方が下底となるのです。

等脚台形など台形の種類

台形にはいくつかの種類があり、それぞれ特有の性質を持っています。

最も代表的なのが等脚台形(とうきゃくだいけい)です。等脚台形とは、平行でない2つの辺の長さが等しい台形のことを指します。「等しい脚(あし)を持つ台形」という意味で、この名前が付けられているのです。

等脚台形の特徴

・平行でない2辺の長さが等しい

・底角(下底の両端の角)の大きさが等しい

・上底の両端の角の大きさも等しい

・対称な形をしている

等脚台形は左右対称な美しい形をしており、建築やデザインでよく使われる図形です。また、数学的にも興味深い性質を多く持っているため、中学校の図形の証明問題などでも扱われます。

【台形の分類】

1. 等脚台形:平行でない2辺が等しい台形

2. 直角台形:1つの角が直角になっている台形

3. 一般の台形:特別な条件を持たない台形

直角台形は、4つの角のうち2つが直角になっている台形です。この場合、高さが平行でない辺の一つと一致するため、面積が計算しやすいという特徴があります。

これらの台形はすべて、同じ面積の公式を使って面積を求めることができます。台形の種類が違っても、上底・下底・高さが分かれば、同じ方法で計算できるのです。

台形の面積の公式と求め方

続いては、台形の面積を求める公式とその使い方について確認していきます。

台形の面積公式の導き方

台形の面積の公式は、(上底+下底)×高さ÷2です。この公式は、いくつかの方法で導き出すことができます。

最も理解しやすい方法は、台形を2つの三角形に分ける考え方でしょう。台形の対角線を1本引くと、台形は2つの三角形に分割されます。それぞれの三角形の面積を求めて足し合わせれば、台形の面積が求められるのです。

【公式の導き方①:三角形への分割】

1. 台形を対角線で2つの三角形に分ける

2. 1つ目の三角形の面積:上底×高さ÷2

3. 2つ目の三角形の面積:下底×高さ÷2

4. 合計:(上底×高さ÷2)+(下底×高さ÷2)

5. 整理すると:(上底+下底)×高さ÷2

別の方法として、同じ台形をもう1つ作って逆さまに付けるという考え方もあります。この方法で台形を2つ組み合わせると、平行四辺形ができるのです。

【公式の導き方②:平行四辺形への変形】

1. 同じ台形をもう1つ用意し、逆さまにして付ける

2. できた平行四辺形の底辺:上底+下底

3. できた平行四辺形の高さ:元の台形の高さと同じ

4. 平行四辺形の面積:(上底+下底)×高さ

5. 台形の面積はその半分:(上底+下底)×高さ÷2

どちらの方法で考えても、同じ公式にたどり着きます。公式を単に暗記するのではなく、なぜそうなるのかを理解することが大切でしょう。理解していれば、公式を忘れてしまっても自分で導き出すことができます。

公式を使った計算例

それでは、実際に台形の面積の公式を使って計算してみましょう。具体例を通して、計算の手順を確認していきます。

【例題1】基本的な台形

上底が4cm、下底が8cm、高さが5cmの台形の面積を求めなさい。

【解答】

面積=(上底+下底)×高さ÷2

=(4+8)×5÷2

=12×5÷2

=60÷2

=30cm²

計算する際のポイントは、計算の順序を守ることです。まず上底と下底を足し、その結果に高さをかけ、最後に2で割ります。この順序を間違えると、正しい答えが得られません。

【例題2】小数を含む台形

上底が2.5cm、下底が6.5cm、高さが4cmの台形の面積を求めなさい。

【解答】

面積=(上底+下底)×高さ÷2

=(2.5+6.5)×4÷2

=9×4÷2

=36÷2

=18cm²

小数が含まれていても、計算の方法は同じです。上底と下底を足すときに小数の計算をしっかり行えば、あとは整数と同じように計算できるでしょう。

【例題3】逆算の問題】

面積が24cm²、上底が3cm、下底が5cmの台形の高さを求めなさい。

【解答】

24=(3+5)×高さ÷2

24=8×高さ÷2

24=4×高さ

高さ=24÷4=6cm

このように、面積や上底、下底のいずれかが分かっていれば、残りの一つを逆算で求めることもできます。公式を柔軟に使いこなせるようになることが重要です。

公式を覚えるコツ

台形の面積の公式を確実に覚えるためには、いくつかのコツがあります。

まず、言葉のリズムで覚える方法が効果的でしょう。「上底たす下底かける高さわる2」というリズムで唱えると、覚えやすくなります。

覚え方のコツ

1. リズムで覚える:「上たす下、かける高さ、わる2」

2. 意味を理解する:なぜこの公式になるのか考える

3. 図を描く:台形を描いて、どこが上底・下底・高さか確認

4. 繰り返し練習:様々な問題を解いて定着させる

また、公式の意味を理解することも大切です。「上底と下底を足したもの」は平均の底辺の長さに近い意味があり、それに高さをかけて2で割るのは、2つの三角形を合わせた形だからだと理解できます。

さらに、他の図形の面積公式と比較することも有効です。

図形 面積の公式 台形との関係
三角形 底辺×高さ÷2 台形の半分の形
平行四辺形 底辺×高さ 台形を2つ合わせた形
長方形 縦×横 上底と下底が等しい台形
台形 (上底+下底)×高さ÷2

これらの図形の面積公式はすべて関連しているため、関係性を理解することで記憶が定着しやすくなるでしょう。特に、長方形は上底と下底が同じ長さの特別な台形だと考えることができます。

台形の面積学習のポイントと注意点

続いては、台形の面積を学習する際のポイントや注意すべき点について確認していきます。

つまずきやすいポイント

台形の面積学習では、いくつかのつまずきやすいポイントがあります。これらを事前に理解しておくことで、スムーズな学習ができるでしょう。

つまずきポイント①:上底と下底の区別

つまずきポイント②:高さの測り方

つまずきポイント③:計算の順序

まず、上底と下底の区別ができないケースがあります。台形がどんな向きに置かれていても、平行な2辺のうち短い方が上底、長い方が下底だということを理解する必要があるのです。

問題文や図で台形が斜めに描かれていると、どちらが上底でどちらが下底なのか混乱してしまうことがあります。この場合、実際の上下ではなく、長さで判断することを徹底しましょう。

次に、高さの測り方を間違えるケースも多く見られます。高さは必ず上底と下底に垂直に測る必要がありますが、斜めの辺の長さを高さだと勘違いしてしまう生徒がいるのです。

【高さに関する注意点】

○正しい:上底と下底に垂直な距離

×間違い:斜めの辺の長さ

×間違い:台形の外側に引いた垂線も高さになる(これは正しいが見落としやすい)

また、計算の順序を間違えることもよくあるつまずきポイントです。特に「(上底+下底)×高さ÷2」の計算で、先に高さをかけてから足し算をしてしまう、または2で割る前に足し算をしてしまうミスが見られます。

正しい計算順序は、括弧の中の足し算を先に行い、次に高さをかけ、最後に2で割るという流れです。この順序を守らないと、正しい面積が求められません。

効果的な学習方法

台形の面積を確実に理解するためには、効果的な学習方法を実践することが大切です。

まず推奨したいのが、実際に台形を作ってみる活動です。方眼紙に台形を描き、はさみで切り取って、実際に分割したり組み合わせたりすることで、公式の意味が体感的に理解できます。

【効果的な学習方法】

1. 方眼紙で台形を作り、切って分割してみる

2. 同じ台形を2つ作って逆さまに合わせ、平行四辺形を作る

3. 様々な上底・下底・高さの台形で面積を計算する

4. 身の回りの台形を見つけて、面積を推測してみる

5. 問題を作る側に回って、友達に出題してみる

また、段階的な練習も重要です。最初は簡単な整数だけの問題から始め、徐々に小数や分数を含む問題、逆算の問題へと進んでいくことで、無理なく理解を深められるでしょう。

さらに、間違えた問題はなぜ間違えたのかを分析することが大切です。計算ミスなのか、公式の理解が不十分なのか、高さの測り方を間違えたのか、原因を特定することで同じミスを防げます。

保護者の方ができるサポートとしては、日常生活の中で台形の形を一緒に探すことが挙げられます。「あの看板は台形だね」「この箱の側面は台形になっているね」など、図形を身近に感じられるような声かけが効果的でしょう。

他の図形との関連

台形の面積学習は、他の図形との関連を理解することで、より深い理解につながります。

まず、三角形との関係です。台形は対角線で2つの三角形に分けることができます。逆に言えば、2つの三角形を組み合わせて台形を作ることもできるのです。この関係を理解すると、複雑な図形の面積も求めやすくなります。

次に、平行四辺形との関係も重要です。台形を2つ組み合わせると平行四辺形になることから、台形は平行四辺形の半分とも考えられます。平行四辺形の面積が「底辺×高さ」であることと、台形の面積が「(上底+下底)×高さ÷2」であることの関連性が見えてくるでしょう。

図形の変形 面積の関係 理解のポイント
台形→2つの三角形 台形=三角形1+三角形2 分割して考える
2つの台形→平行四辺形 台形=平行四辺形÷2 組み合わせて考える
長方形→台形の特殊な形 上底=下底のとき台形=長方形 包含関係を理解

さらに、長方形は特別な台形だと考えることもできます。上底と下底の長さが等しい台形は、長方形になるのです。この理解があれば、台形の公式に上底=下底を代入すると長方形の面積公式になることが確認できます。

【台形と長方形の関係】

台形の面積=(上底+下底)×高さ÷2

上底=下底=aのとき

面積=(a+a)×高さ÷2

=2a×高さ÷2

=a×高さ

これは長方形の面積公式(縦×横)と同じ

このように、図形同士のつながりを理解することで、算数・数学全体の見通しが良くなります。台形だけを独立した知識として学ぶのではなく、他の図形との関係性の中で捉えることが、深い理解につながるでしょう。

まとめ

台形の面積は小学5年生で学習し、三角形や平行四辺形の面積と関連付けながら理解を深めていきます。台形は1組の向かい合う辺が平行な四角形で、その平行な辺を上底・下底と呼び、両者の垂直な距離を高さと呼ぶのです。

台形の面積の公式は「(上底+下底)×高さ÷2」で、これは台形を2つの三角形に分けたり、2つの台形を組み合わせて平行四辺形にしたりすることで導き出せます。公式を暗記するだけでなく、なぜその公式になるのかを理解することが重要でしょう。

等脚台形や直角台形など、台形にはいくつかの種類がありますが、どの台形も同じ公式で面積を求めることができます。計算の際は、上底と下底の区別、高さの正しい測り方、計算順序の3点に注意が必要です。

台形の面積学習は、空間認識能力や論理的思考力を育てる大切な機会となっています。実際に台形を作って分割したり組み合わせたりする体験を通じて、公式の意味を体感的に理解することができるでしょう。また、他の図形との関連性を意識することで、図形全体への理解が深まります。段階的な練習と、つまずきポイントへの注意を重ねることで、確実に台形の面積をマスターできるはずです。