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“切”出的数学智慧

时间:2015-5-21 14:48:57 点击:2713

【问题】把一个六面都涂上颜色的正方体木块,切成64块大小相同的小正方体。⑴三面涂色的小正方体有多少块?⑵两面涂色的小正方体有多少块?⑶一面涂色的小正方体有多少块?
要回答这个问题,同学们可以先借助三阶或四阶魔方试着理解一下题目的意思,哪些正方体是三面涂色的,哪些正方体是两面涂色的,哪些正方体只有一面涂色的?大家不难发现:三面涂色的正方体都在顶点处;两面涂色的正方体都在一条一条棱上;只有一面涂色的正方体都聚集在每个面的中间。因为正方体一共有8个顶点,所以三面涂色的小正方体有8块,那么两面涂色的小正方体、一面涂色的小正方体各有多少块呢?由于每条棱上都有4块小正方体,而两端的2块小正方体是三面涂色的,因此每条棱上实际只有2块小正方体是两面涂色的。因为正方体一共有12条棱,所以两面涂色的小正方体一共有2×12=24块。找到了“三面涂色的小正方体与顶点”、“两面涂色的小正方体与棱”的对应关系,接下来我们再来寻找“一面涂色的小正方体”与“面”之间的关系。我们注意到原来每个面上有“4×4”块小正方体,而实际一面涂色的小正方体只有“2×2”块,这是为什么呢?因为原来每行(或每列)有4块小正方体,但两端的2块是三面或两面涂色的,因此每个面上只有一面涂色的小正方体有2×2=4块。因为正方体一共有6个面,所以“一面涂色的小正方体”一共有4×6=24块。这样切成的64块小正方体中,三面涂色的有8块,两面涂色的有24块,一面涂色的有24块,剩下的8块小正方体又是怎样的呢?我们可以想象一下,把所有三面、两面、一面涂色的小正方体一一切掉,剩下的就是由2×2×2块小正方体堆砌成的正方体,这8个小正方体一面都没有涂上颜色。
如果把一个六面都涂上颜色的正方体,切成125块大小相同的小正方体,那么三面涂色的小正方体有8块,两面涂色的小正方体有(5-2)×12=3×12=36块,一面涂色的小正方体有(5-2)×(5-2)×6=3×3×6=54块,每面都没有涂色的小正方体有(5-2)×(5-2)×(5-2)=3×3×3=27块,合起来一共是8+36+54+27=125块。同学们,你们都算对了吗?
如果把下面这个六面都涂上颜色的长方体木块,切成5×6×4=120块大小相同的小正方体,那么三面、两面、一面涂色的小正方体各有多少块呢?如图: 其中三面涂色的小正方体还是8块,两面涂色的小正方体有3×4+4×4+2×4=36块。而只有一面涂色小正方体、一面都没有涂上颜色的小正方体各有多少块呢?相信同学们根据长方体的特征,用“切”的方法,一定能算出正确的答案的。
有兴趣的同学,还可以试着归纳一下:把一个六面都涂上颜色的长a(a>2)厘米,宽b(b>2)厘米,高h(h>2)厘米的长方体木块,切成棱长是1厘米的小正方体,其中三面涂色的、两面涂色的、一面涂色的小正方体各有多少块?相信同学们一定能寻找到隐藏其中的数学智慧。

作者:renwb 录入:txdsxyh 
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