一个立方体先涂成黑色,然后在各个方向上各均匀切两刀。求解:没有涂黑面的立方体个数;只有一个面涂黑的立方体个数;有两个面涂黑的立方体个数;有三个面涂黑的立方体个数。
已知:
一个立方体被涂色,并在各个方向上均匀切了两刀。
求解
没有涂黑面的立方体个数;
只有一个面涂黑的立方体个数;
有两个面涂黑的立方体个数;以及
有三个面涂黑的立方体个数。
解:
- 对于一个边长为 $n\times n\times n$ 的立方体,所有面都被涂色,并被均匀切割成 $1\times 1\times 1$ 的小立方体,
- 没有涂色面的立方体个数 = $(n-2)^3$
- 只有一个面涂色面的立方体个数 = $6(n - 2)^2$
- 有两个面涂色面的立方体个数 = $12(n-2)$
- 有三个面涂色面的立方体个数 = 8 (恒为8)
给定的立方体在各个方向上均被均匀切了两刀。这意味着立方体的每一侧都被切成了 $(2+2+1)=5$ 等份。
因此,
没有涂黑面的较小立方体个数 = $(5-2)^3$=$(3)^3=27$。
只有一个面涂黑的较小立方体个数 = $6(5-2)^2$=$6(3)^2=6\times9=54$。
有两个面涂黑的较小立方体个数 = $12(5-2)$=$12(3)=36$。
有三个面涂黑的较小立方体个数 = $8$。
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