十八世紀偉大的數(shù)學家歐拉證明了簡單多面體中頂點數(shù)(v),面數(shù)(f),棱數(shù)(e)之間存在一個有趣的數(shù)量關系:v+f-e=2,這就是著名的歐拉定理.而正多面體,是指多面體的各個面都是形狀大小完全相同的正多邊形,雖然多面體的家族很龐大,可是正多面體的成員卻僅有五種,它們是正四面體、正六面體、正八面體、正十二面體和正二十面體,那今天就讓我們來了解下這幾個立體圖形中的“天之驕子”:
(1)如圖1,正四面體共有 44個頂點,66條棱.
(2)如圖2,正六面體共有 88個頂點,1212條棱.
(3)如圖3是某個方向看到的正八面體的部分形狀(虛線被隱藏),正八面體每個面都是正三角形,每個頂點處有四條棱,那么它共有 66個頂點,1212條棱.
(4)當我們沒有正12面體的圖形時,我們可以根據(jù)計算了解它的形狀:
我們設正12面體每個面都是正n(n≥3)邊形,每個頂點處有m(m≥3)條棱,則共有12n÷2=6n條棱,有12n÷m=12nm個頂點.
歐拉定理得到方程:12nm+12-6n=2,且m,n均為正整數(shù),
去掉分母后:12n+12m-6nm=2m,
將n看作常數(shù)移項:12m-6nm-2m=-12n,
合并同類項:(10-6n)m=-12n,
化系數(shù)為1:m=-12n10-6n=12n6n-10,
變形:m=12n6n-10
=12n-20+206n-10
=12n-206n-10+206n-10
=2(6n-10)6n-10+206n-10
=2+206n-10.
分析:m(m≥3),n(n≥3)均為正整數(shù),所以206n-10是正整數(shù),所以n=5,m=3,即6n=30,12nm=20.
因此正12面體每個面都是正五邊形,共有30條棱,20個頂點.
請依據(jù)上面的方法或者根據(jù)自己的思考得出:正20面體共有 3030條棱; 1212個頂點.
12
n
m
12
n
m
-
12
n
10
-
6
n
=
12
n
6
n
-
10
m
=
12
n
6
n
-
10
12
n
-
20
+
20
6
n
-
10
12
n
-
20
6
n
-
10
+
20
6
n
-
10
2
(
6
n
-
10
)
6
n
-
10
+
20
6
n
-
10
2
+
20
6
n
-
10
20
6
n
-
10
12
n
m
=
20
【答案】4;6;8;12;6;12;30;12
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/7/20 8:0:8組卷:254引用:3難度:0.5
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1.十八世紀瑞士數(shù)學家歐拉證明了簡單多面體中頂點數(shù)(V)、面數(shù)(F)、棱數(shù)(E)之間存在的一個有趣的關系式,被稱為歐拉公式.
請你觀察下列幾種簡單多面體模型,解答下列問題:
(1)根據(jù)上面多面體模型,完成表格中的空格:多面體 頂點數(shù)(V) 面數(shù)(F) 棱數(shù)(E) 四面體 4 4 長方體 8 6 12 正八面體 8 12 正十二面體 20 12 30
(3)一個多面體的面數(shù)與頂點數(shù)相同,且有12條棱,則這個多面體的面數(shù)是.發(fā)布:2024/9/15 7:0:13組卷:356引用:6難度:0.6 -
2.十八世紀瑞士數(shù)學家歐拉證明了簡單多面體中頂點數(shù)(V)、面數(shù)(F)、棱數(shù)(E)之間存在的一個有趣的關系式,被稱為歐拉公式.請你觀察下列幾種簡單多面體模型,解答下列問題:
(1)根據(jù)上面多面體模型,完成表格中的空格:多面體 頂點數(shù)(V) 面數(shù)(F) 棱數(shù)(E) 四面體 長方體 正八面體 正十二面體
(2)一個多面體的面數(shù)比頂點數(shù)小8,且有30條棱,則這個多面體的面數(shù)是 .
(3)某個玻璃飾品的外形是簡單多面體,它的外表面是由三角形和八邊形兩種多邊形拼接而成,且有24個頂點,每個頂點處都有3條棱,設該多面體外表面三角形的個數(shù)為x個,八邊形的個數(shù)為y個,求x+y的值.發(fā)布:2024/9/15 8:0:8組卷:523引用:4難度:0.5 -
3.設棱錐的頂點數(shù)為V,面數(shù)為F,棱數(shù)為E.
(1)觀察與發(fā)現(xiàn):三棱錐中,V3=,F(xiàn)3=,E3=;
五棱錐中,V5=,F(xiàn)5=,E5=;
(2)猜想:①十棱錐中,V10=,F(xiàn)10=,E10=;
②n棱錐中,Vn=,F(xiàn)n=,En=;(用含有n的式子表示)
(3)探究:①棱錐的頂點數(shù)(V)與面數(shù)(F)之間的等量關系:;
②棱錐的頂點數(shù)(V)、面數(shù)(F)、棱數(shù)(E)之間的等量關系:E=;
(4)拓展:棱柱的頂點數(shù)(V)、面數(shù)(F)、棱數(shù)(E)之間是否也存在某種等量關系?若存在,試寫出相應的等式;若不存在,請說明理由.發(fā)布:2024/9/6 3:0:8組卷:376引用:4難度:0.5
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