七年级新思维20-丰富的图形世界

20.丰富的图形世界问题解决例1（四川省中考题）如图是一个正方体表面展开图，如果正方体相对的面上标注的值相等，那么x y+=_______．【答案】281014x y x y==+=，，．例2（成都市中考题）如图，由一些完全相同的小立方块搭成的几何体的三种视图，那么搭成这个几何体所用的小立方块的个数是（）．左视图俯视图主视图A．5个B．6个C．7个D．8个【答案】D例3（贵阳课改实验区中考题）由一些大小相同的小正方体组成的简单几何体的主视图和俯视图如图．（1）请你画出这个几何体的一种左视图；（2）若组成这个几何体的小正方体的块数为n，求n的值．【答案】（1）左视图有以下5种情形：（2）891011n=，，，例4（江苏省常州市中考题）如图是由若干个正方体形状木块堆成的，平放于桌面上，其中，上面正方体的下底面四个顶点恰是下面相邻正方体上底面各边的中点，如果最下面的正方体的棱长为1，且这些正方体露在外面的面积和超过8，那么正方体的个数至少是多少？按此规律堆下去，这些正方体露在外面的面积和的最大值是多少？【答案】4；9 提示：最下面正方体1个面的面积是1，侧面露出的面积和是4，每相邻两个正方体中上面的1个正方体每个面的面积都正好是其下面正方体1个面面积的12，所有正方体侧面面积之和加上所有正方体的上面露出的面积和（正好是最下面正方体上底面的面积1）即是这些正方体露在外面的面积和．如：2个正方体露出的面积和是44172++=，3个正方体露出的面积和是4441824+++=，y2x81088俯视图主视图4个正方体露出的面积和是4441 4182482 ++++=，5个正方体露出的面积和是44443 418248164+++++=，6个正方体露出的面积和是444447 418 24816328++++++=，……故随着小正方体木块的增加，其外露的面积之和都不会超过9．例5（江城国际数学竞赛题）要把一个正方体分割成49个小正方体（小正方体大小可以不等），画图表示．分析与解本例是一道图形分割问题，解答本例需要较强的空间想象能力和推理论证能力，需要把图形性质与计算恰当结合．为方便起见，设正方体的棱长为6个单位，首先不能切出棱长为5的立方体，否则不可能分割成49个小正方体．设切出棱长为1的正方体有a个，棱长为2的正方体有b个，如果能切出1个棱长为4的正方体，则有864216491a ba b++=⎧⎨+=-⎩，解之得6147b=，不合题意，所以切不出棱长为4的正方体．设切出棱长为1的正方体有a个，棱长为2的正方体有b个，棱长为3的正方体有c个，则82721649a b ca b c++=⎧⎨++=⎩，解得3694a b c===，，，故可分割棱长分别为1、2、3的正方体各有36个、9个、4个，分法如图所示．欧拉公式例6 建立模型18世纪瑞士数学家欧拉证明了简单多面体中顶点数()V、面数()F、棱数()E之间存在的一个有趣的关系式，被称为欧拉公式．请你观察下列几种简单多面体模型，解答下列问题．正十二面体正八面体长方体四面体（1）根据上面多面体模型，完成表格中的空格：（2）一个多面体的面数比顶点数大8，且有30条棱，则这个多面体的面数是_______．（3）某个玻璃饰品的外形是简单多面体，它的外表是由三角形和八边形两种多边形拼接而成，且有24个顶点，每个顶点处都有3条棱．设该多面体外表面三角形的个数为x个，八边形的个数为y个，求x y+的值．解 （1）6；6；2V F E +-= （2）20（3）这个多面体的面数为x y +，棱数为243362⨯=（条）． 根据2V F E +-=，可得24()36214x y x y ++-=∴+=，． 模型应用（宁波市中考题改编）如图，有一种足球是由数块黑白相间的牛皮缝制而成，黑皮为正五边形，白皮为正六边形，且边长都相等，求正五边形、正六边形个数．解 设足球表面的正五边形有x 个，正六边形有y 个，总面数F 为x y+个．因为一条棱连着两个面，所以球表面的棱数E 为1(56)2x y +，又因为一个顶点上有三条棱，一条棱上有两个顶点，所以顶点数121(56)(56)233V x y x y =+⋅=+⋅由欧拉公式2V F E +-=得11()(56)(56)232x y x y x y +++-+=，解得12x =．所以正五边形只要12个．又根据每个正五边形周围连着5个正六边形，每个正六边形又连着3个正五边形，所以六边形个数5203x=，即需20个正六边形． 数学冲浪知识技能广场 1．（山东省菏泽市中考题）如图是正方体的展开图，则原正方体相对两个面上的数字之和的最小值是_______．456123（第1题）（第2题）俯视图左视图主视图【答案】6 2．（武汉市中考题）由几个相同的小正方体搭成的几何体的视图如图所示，则搭成这个几何体的小正方体的个数是_______． 【答案】5 3．（山东省烟台市中考题）一个长方体的左视图，俯视图及相关数据如图所示，则其主视图的面积为_______．俯视图左视图（第3题）【答案】84．（山东省青岛市中考题）如图，下列几何体是由棱长为1的小立方体按一定规律在地面上摆成的，若将露出的表面都涂上颜色（底面不涂色），则第n个几何体中只有两个面．．．涂色的小立方体共有_______个．（第4题）图①图②图③【答案】4(21)n5．（山东省烟台市中考题）一个画家有14个边长为1m的正方体，他在地面上把它们摆成如图的形式，然后他把露出的表面都涂上颜色，那么被涂颜色的总面积为（）．A．19m2B．41m2C．33m2D．34m2【答案】C6．（河南省中考题）一个几何体由一些大小相同的小正方体组成，如图是它的主视图和俯视图，那么组成该几何体所需小正方体的个数最少为（）．A．3 B．4 C．5 D．6（第7题）（第6题）主视图俯视图【答案】B7．（河北省中考题）从棱长为2的正方体毛坯的一角，挖去一个棱长为1的小正方体，得到一个如图所示的零件，则这个零件的表面积是（）．A．20 B．22 C．24 D．26（第5题）8．（2012年温州市中考题）我国古代数学家利用“牟合方盖”（如图甲）找到了球体体积的计算方法．“牟合方盖”是由两个圆柱分别从纵横两个方向嵌入一个正方体时两圆柱公共部分形成的几何体．图乙所示的几何体是可以形成“牟合方盖”的一种模型，它的主视图是（ ）．少图少图少图主视方向乙甲（第8题）C.A.D.B.【答案】B 9．（广州市中考题）5个棱长为1的正方体组成如图的几何体． （1）该几何体的体积是_______（立方单位），表面积是_______（平方单位）；（2）画出该几何体的主视图和左视图． 【答案】（1）5；22；（2）略 10．（“创新杯”邀请赛试题）用同样大小的正方体木块搭建的几何体，从正面看到的平面图形如图①所示，从上面看到的平面图形如图②所示．（第10题）图①图②（1）如果搭建的几何体由9个小正方体木块构成，试画出从左面看这个几何体所得到的所有可能的平面图形．（2）这样的几何体最多可由几块小正方体构成？并在所用木块最多的情况下，画出从左面看到的所有可能的平面图形．【答案】（1）（2）11；（第9题）11．（《时代学习报》数学文化节试题）如图，是一个正方体表面展开图，请在图中空格内填上适当的数，使这个正方体相对两个面上标的数值相等．【答案】上空格填12，下空格填2（第11题）（第12题）主视图俯视图12．（江苏省江阴市中考题）如图是由一些大小相同的小正方体组成的简单几何体的主视图和俯视图，若组成这个几何体的小正方体的块数为n，则n的所有可能的值之和为_______．【答案】3813．（“华罗庚金杯赛”试题）如图是一个立方体的主视图、左视图和俯视图，图中单位为厘米，则立体图形的体积为_______立方厘米．【答案】2π（第13题）（第14题）左视图俯视图主视图14．（江苏省常州市中考题）若干个正方体形状的积木摆成如图所示的塔形，平放于桌面上，上面正方体的下底四个顶点是下面相邻正方体的上底各边中点，最下面的正方体棱长为1，如果塔形露在外面的面积超过7，则正方体的个数至少是（）．A．2 B．3 C．4 D．5【答案】B15．（“创新杯”邀请赛试题）由若干个单位立方体组成一个较大的立方体，然后把这个大立方体的某些面涂上油漆，油漆干后，把大立方体拆开成单位立方体，发现有45个单位立方体上任何一面都没有漆，那么大立方体被涂过油漆的面数是（）．A．1 B．2 C．3 D．4【答案】D 设大立方体的棱长为3n n>，，若6n=，即使6个面都油漆过，未油漆的单位立方体也有3464=个>45，故45n=或．除掉已漆的单位立方体后，剩下未漆的构成一个长方形，设其长、宽、高分别为a b c、、，45abc=，只能是33545⨯⨯=，故5n=．16．（浙江省竞赛题）小明把棱长为4的正方体分割成了29个棱长为整数的小正方体，则其中棱长为1的小正方体的个数是（）．A．22 B．23 C．24 D．25【答案】C 提示：若分割出棱长为3的正方体，则棱长为3的正方体只能有1个，余下的均是棱长为1的正方体，共37个不满足要求．设棱长为2的正方体有x 个，棱长为1的正方体有y 个，则29864x y x y +=⎧⎨+=⎩，得524.x y =⎧⎨=⎩17．（江苏省竞赛题）墙角处有若干个大小相同的小正方体堆成如图所示的立体图形，如果你打算搬走其中部分小正方体（不考虑操作技术的限制），但希望搬完后从正面、从上面、从右面用平行光线照射时，在墙面及地面上的影子不变，那么你最多可以搬走多少个小正方体？【答案】有不同的拿法．为保证“影子不变”，可依如下原则操作：在每一行和每一列中，除保留一摞最高的不动以外，该行（列）的其余各摞都搬成只剩最下面的一个小正方体．如图所示，20个方格中的数字，表示5行6列共20摞中在搬完以后最终留下的正方体个数．照这样，各行可搬个数累计为9+9+5+4+0=27，即最多可搬走27个小正方体．4-3-12-455-56-2-163-231351324-3244-45-26（第17题）18．（江苏省竞赛题）一个长方体纸盒的长、宽、高分别是()a b c a b c >>、、厘米．如图，将它展开成平面图，那么这个平面图的周长最小是多少厘米？最大是多少厘米？【答案】要使平面展开图的周长最小，剪开的七条棱长就要尽量小，因此要选剪开四条高（因为c 最小），再剪开一条长a 厘米的棱（否则，不能展开成平面图），最后再剪开两条宽b 厘米的棱（如图中所示表示的①~⑦这七条棱）．由此可得图甲，这时最小周长是842248c b a a b c ⨯+⨯+⨯=++（厘米）．c b ac b a cb ac b a cb ac bacb a cb ac b a c b ac b a cac b a 图乙图甲（第18题）（第17题）b c a⑦⑥⑤④③②①（第18题）要使平面展开图的周长最大，剪开的七条棱长就要尽量大，因此要先剪开四条最长的棱（长a），再剪开两条次条的棱（宽b），最后剪开一条最短的棱（高c），即得图乙，这时最大周长是842842a b c a b c⨯+⨯+⨯=++（厘米）．应用探究乐园19．（世界数学团体锦标赛试题）王老师将底面半径为20厘米、高为35厘米的圆柱形容器中的果汁全部倒入如图所示的杯子中，若杯口直径为20厘米，杯底直径为10厘米，杯高为12厘米，杯身长13厘米，问果汗可以倒满多少杯？G（第19题）（第20题）【答案】如图，由题意知1051213AB CD AC BD====，，，，过点D作DE垂直于E，则12DE=，于是Rt BDE△中5BE=．延长AC BD，交于F，则由51012CD AB==∶∶∶知1224CF AF==，．于是一个杯子的容积等于两个圆锥的体积之差，即22311π1024π512700π(cm)33V=⋅⨯-⋅⨯=．而大容器内果汁的体积是23π203514000π(cm)⨯==，所以果汁可以倒满14000π700π20÷=()杯．20．（深圳市“启智杯”数学思维能力竞赛题）一个边长为5厘米的正方体，它是由125个边长为1厘米的小正方体组成的．P为上底面ABCD的中心，如果挖去（如图）的阴影部分为四棱锥，剩下的部分还包括多少个完整的棱长是1厘米的小正方体？【答案】剩下的部分：从上往下，第一层有25-1=24个；第二层有25-9=16个；第三层有25-9=16个；第四层、第五层有0个，故共有56个完整的棱长是1厘米的小正方体．FB（第19题）（第20题）。