23.提出問(wèn)題:有12個(gè)相同的長(zhǎng)方體紙盒,它們的長(zhǎng)、寬、高分別是4、3、5,現(xiàn)要用這12個(gè)紙盒搭成一個(gè)大長(zhǎng)方體,怎樣搭可使長(zhǎng)方體的表面積最???
分析問(wèn)題:對(duì)于這種問(wèn)題,我們一般采用復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化的策略,進(jìn)行由特殊到一般的探究.
探究一:我們以?xún)蓚€(gè)長(zhǎng)、寬、高分別是4、3、5的長(zhǎng)方體為例進(jìn)行分析.我們發(fā)現(xiàn),無(wú)論怎樣放置這兩個(gè)長(zhǎng)方體紙盒,搭成的大長(zhǎng)方體體積都不變,但是由于擺放位置的不同,它們的表面積會(huì)發(fā)生變化,經(jīng)過(guò)操作,發(fā)現(xiàn)共有3種不同的擺放方式,如圖所示.
(1)請(qǐng)計(jì)算圖1、圖2、圖3中的拼成的新的大長(zhǎng)方體的長(zhǎng)、寬、高及其表面積,并填充下表:
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長(zhǎng)(cm) |
寬(cm) |
高(cm) |
表面積(cm2) |
圖1 |
5 |
4 |
6 |
148 |
圖2 |
10 |
4 |
3 |
164 |
圖3 |
5 |
8 |
3 |
|
根據(jù)上表可知,表面積最小的是
所示的長(zhǎng)方體.(填“圖1”、“圖2”、“圖3”)
探究二:有4個(gè)相同的長(zhǎng)方體紙盒,它們的長(zhǎng)、寬、高分別是5、4、3,現(xiàn)要用這4個(gè)紙盒搭成一個(gè)大長(zhǎng)方體,怎樣搭可使長(zhǎng)方體的表面積最???
先畫(huà)出各種擺法的示意圖,再根據(jù)各自的表面積得到最小擺法,是一種常規(guī)的方法,但比較耗時(shí),也不方便,可以按照下列思路考慮:
在圖1的基礎(chǔ)上繼續(xù)擺,要使表面積小,就要重疊大面,得到5×8×6的長(zhǎng)方體,這個(gè)長(zhǎng)方體的表面積為
;
在圖2的基礎(chǔ)上繼續(xù)擺,要使表面積小,就要重疊大面,得到10×4×6的長(zhǎng)方體,這個(gè)長(zhǎng)方體的表面積為
;
在圖3的基礎(chǔ)上繼續(xù)擺,要使表面積小,就要重疊大面,得到5×8×6的長(zhǎng)方體,這個(gè)長(zhǎng)方體的表面積為
;
綜上所述,有4個(gè)相同的長(zhǎng)方體紙盒,它們的長(zhǎng)、寬、高分別是5、4、3,要用這4個(gè)紙盒搭成一個(gè)大長(zhǎng)方體的表面積最小為
.
探究三:我們知道,在體積相同的前提下,正方體的表面積最小,所以我們可以盡可能地使所搭成的幾何體為正方體或接近正方體,我們還可以這樣思考:
將4分解質(zhì)因數(shù),得到1×1×4,或1×2×2兩種情況,通過(guò)與小長(zhǎng)方體的長(zhǎng)寬高5×4×3進(jìn)行組合:
在L=5×1=5,K=4×2=8,H=3×2=6時(shí),搭成的L×K×H的大長(zhǎng)方體最接近正方體,此時(shí)表面積最小,表面積為2(L×K+K×H+L×H)=
(直接寫(xiě)出結(jié)果).
類(lèi)比應(yīng)用:請(qǐng)你仿照探究三的解題思路,解答開(kāi)始提出的問(wèn)題:
有12個(gè)相同的長(zhǎng)方體紙盒,它們的長(zhǎng)、寬、高分別是4、3、5,現(xiàn)要用這12個(gè)紙盒搭成一個(gè)大長(zhǎng)方體,怎樣搭可使長(zhǎng)方體的表面積最???
拓展延伸:將168個(gè)棱長(zhǎng)為1cm的小正方體,拼成一個(gè)長(zhǎng)方體,使得長(zhǎng)方體的表面積達(dá)到最小,這個(gè)表面積是
cm
2.