先看题:
边长为1厘米的正方体,如图层层重叠放置,那么当重叠到5层时,这个立体图形的表面积是__________平方厘米
当我们掌握了一定的数学知识,遇到这样的题目,就会去想,这个组合体的表面积和层数之间是不是存在某种特定的关系呢?
让我们试试从最简单的层数开始分析,逐渐增加层数,看看能不能找到什么规律。
立体图形为1层时,有1个正方体,表面积为6平方厘米;
立体图形为2层时,增加了12个正方体的面,即12平方厘米,表面积共为18平方厘米;
3层时,增加了18个面,总共为36平方厘米;
4层时,又增加了24个面,总共是60平方厘米。
由此我们得到了一个数列:6、18、36、60。这个数列正好是一个我们非常熟悉的数列的6倍,即数列1、3、6、10,也就是自然数前n项和。
所以,当这个图形堆叠到5层时,表面积应等于6×(1 2 3 4 5)=90平方厘米。
有了答案后,再回顾一下题目,是个好习惯,特别是当这个答案是我们从数列中推测出来的时候。
我们从这个这个数列中还可以发现有趣的东西,比如堆叠到2层时,表面积等于6×(1 2)。
这个2层的组合体,如果从正面看,是由三个正方形组成一个1 2的结构:
同样,从后面、左右、上下等各个方向看,都是一个1 2的图形:
这个立体图形的表面积,就等于前后、左右、上下能看到的面积之和,等于6×(1 2)=18
再举个例子,当堆叠到3层时,从前后、上下、左右来看,都是一个1 2 3的组合图形。所以,表面积等于6×(1 2 3)=36
所以,当堆叠到5层时,表面积等于6×(1 2 3 4 5)=90
如果一个没有学过数学的人来解决这样的问题,他会毫无方向的开始数数。当他接触过一些数学后,他会晓得给数数加上某种顺序。如果他已经具备了一些数学思想,他就会用实验和归纳的方法来解题。而如果他能领悟到上面讲的第二种方法,那么他的空间想象和抽象推理能力已经取得了很大的进步。这就是数学对我们头脑的改变。
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