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  • 科目:数学
  • 题型:解答题
  • 难度:中等
  • 人气:73

问题提出:用若干相同的一个单位长度的细直木棒,按照如图1方式搭建一个长方体框架,探究所用木棒条数的规律.

问题探究:

我们先从简单的问题开始探究,从中找出解决问题的方法.

探究一

用若干木棒来搭建横长是 m ,纵长是 n 的矩形框架 ( m n 是正整数),需要木棒的条数.

如图①,当 m = 1 n = 1 时,横放木棒为 1 × ( 1 + 1 ) 条,纵放木棒为 ( 1 + 1 ) × 1 条,共需4条;

如图②,当 m = 2 n = 1 时,横放木棒为 2 × ( 1 + 1 ) 条,纵放木棒为 ( 2 + 1 ) × 1 条,共需7条;

如图③,当 m = 2 n = 2 时,横放木棒为 2 × ( 2 + 1 ) 条,纵放木棒为 ( 2 + 1 ) × 2 条,共需12条;

如图④,当 m = 3 n = 1 时,横放木棒为 3 × ( 1 + 1 ) 条,纵放木棒为 ( 3 + 1 ) × 1 条,共需10条;

如图⑤,当 m = 3 n = 2 时,横放木棒为 3 × ( 2 + 1 ) 条,纵放木棒为 ( 3 + 1 ) × 2 条,共需17条.

问题(一 ) :当 m = 4 n = 2 时,共需木棒  条.

问题(二 ) :当矩形框架横长是 m ,纵长是 n 时,横放的木棒为  条,

纵放的木棒为  条.

探究二

用若干木棒来搭建横长是 m ,纵长是 n ,高是 s 的长方体框架 ( m n s 是正整数),需要木棒的条数.

如图⑥,当 m = 3 n = 2 s = 1 时,横放与纵放木棒之和为 [ 3 × ( 2 + 1 ) + ( 3 + 1 ) × 2 ] × ( 1 + 1 ) = 34 条,竖放木棒为 ( 3 + 1 ) × ( 2 + 1 ) × 1 = 12 条,共需46条;

如图⑦,当 m = 3 n = 2 s = 2 时,横放与纵放木棒之和为 [ 3 × ( 2 + 1 ) + ( 3 + 1 ) × 2 ] × ( 2 + 1 ) = 51 条,竖放木棒为 ( 3 + 1 ) × ( 2 + 1 ) × 2 = 24 条,共需75条;

如图⑧,当 m = 3 n = 2 s = 3 时,横放与纵放木棒之和为 [ 3 × ( 2 + 1 ) + ( 3 + 1 ) × 2 ] × ( 3 + 1 ) = 68 条,竖放木棒为 ( 3 + 1 ) × ( 2 + 1 ) × 3 = 36 条,共需104条.

问题(三 ) :当长方体框架的横长是 m ,纵长是 n ,高是 s 时,横放与纵放木棒条数之和为  条,竖放木棒条数为  条.

实际应用:现在按探究二的搭建方式搭建一个纵长是2、高是4的长方体框架,总共使用了170条木棒,则这个长方体框架的横长是  

拓展应用:若按照如图2方式搭建一个底面边长是10,高是5的正三棱柱框架,需要木棒  条.

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问题提出:用若干相同的一个单位长度的细直木棒,按照如图1方式