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问题提出:求n个相同的长方体(相邻面的面积不相同)摆放成一个大长方体的表面积.

问题探究:探究一:

为了研究这个问题,同学们建立了如下的空间直角坐标系:空间任意选定一点O,以点O为端点,作三条互相垂直的射线ox、oy、oz.这三条互相垂直的射线分别称作x轴、y轴、z轴,统称为坐标轴,它们的方向分别为ox(水平向前)、oy(水平向右)、oz(竖直向上)方向.

将相邻三个面的面积记为S1、S2、S3,且S1<S2<S3的小长方体称为单位长方体,现将若干个单位长方体在空间直角坐标系内进行码放,要求码放时将单位长方体S1所在的面与x轴垂直,S2所在的面与y轴垂直,S3所在的面与z轴垂直,如图1所示.

若将x轴方向表示的量称为几何体码放的排数,y轴方向表示的量称为几何体码放的列数,z轴方向表示的量称为几何体码放的层数;如图2是由若干个单位长方体在空间直角坐标系内码放的一个几何体,其中这个几何体共码放了1排2列6层,用有序数组记作(1,2,6),如图3的几何体码放了2排3列4层,用有序数组记作(2,3,4).这样我们就可用每一个有序数组(x,y,z)表示一种几何体的码放方式.

问题一:如图4是由若干个单位长方体码放的一个几何体的三视图,则这种码放方式的有序数组为______.

组成这个几何体的单位长方体的个数为______个.

探究二:

为了探究有序数组(x,y,z)的几何体的表面积公式S(x,y,z),同学们针对若干个单位长方体进行码

放,制作了下列表格

几何体

有序数组

单位长方体的个数

表面上面积为S1的个数

表面上面积为S2的个数

表面上面积为S3的个数

表面积

(1,1,1)

1

2

2

2

2S1+2S2+2S3

(1,2,1)

2

4

2

4

4S1+2S2+4S3

(3,1,1)

3

2

6

6

2S1+6S2+6S3

(2,1,2)

4

4

8

4

4S1+8S2+4S3

(1,5,1)

5

10

2

10

10S1+2S2+10S3

(1,2,3)

6

……

……

……

……

……

……

问题二:请将上面表格补充完整:当单位长方体的个数是6时,表面上面积为S1的个数是______.

表面上面积为S2的个数是______;表面上面积为S3的个数是______;表面积为______.

问题三:根据以上规律,请写出有序数组(x,y,z)的几何体表面积计算公式S(x,y,z)=______(用x、y、z、S1、S2、S3表示)

探究三:

同学们研究了当S1=2,S2=3,S3=4时,用3个单位长方体码放的几何体中,有三种码放的方法,有序数组分别为(1,1,3),(1,3,1),(3,1,1).而S(1,1,3)=38,S(1,3,1)=42,S(3,1,1)=46.容易发现个数相同的长方体,由于码放的方法不同,组成的几何体的表面积就不同.

拓展应用:

要将由20个相同的长方体码放的几何体进行打包,其中每个长方体的长是8,宽是5,高是6.为了节约外包装材料,请直接写出使几何体表面积最小的有序数组,并写出这个最小面积(不需要写解答过程).(缝隙不计)

九年级数学解答题中等难度题

少年,再来一题如何?
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