本题导读

本题考查通过观察具体几何体的数据特征进行归纳推理的能力。核心考点是凸多面体的顶点数、面数和棱数之间满足的线性关系,即著名的欧拉公式。

📌【题干】

Question

(2014年陕西卷(理)) 观察分析下表中的数据:

多面体面数 ()顶点数 ()棱数 ()
三棱柱
五棱锥
立方体

猜想一般凸多面体中, 所满足的等式是 .

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 数据提取:依次提取表中三组几何体的 坐标。
  2. 寻找规律:尝试对每一组数据进行简单的加减运算,观察是否存在常数关系。
    • 第一组:
    • 第二组:
    • 第三组:
  3. 建立等式:发现 的值始终比 大 。
  4. 得出结论:将该规律推广到一般凸多面体,得出关于 的等式关系。

✅【答案】

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✍【详细解析】

Abstract

观察表中的具体数值:

  • 三棱柱:。计算得 。
  • 五棱锥:。计算得 。
  • 立方体:。计算得 。

通过对以上三个特例的计算,发现它们都满足相同的数量关系,即面数与顶点数之和减去棱数等于 。 由此归纳猜想,对于一般的凸多面体,该规律依然成立。

【答案】 (或 )

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:凸多面体的欧拉公式 。

  2. 核心方法:归纳推理。即从特殊到一般的推理过程,它是科学发现和数学猜想的重要手段。

  3. 避坑指南:计算时务必细心,不要将字母对应的数值搞混。虽然题目给出的名称是三棱柱、五棱锥等,但只需关注表格内给出的数字逻辑即可。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源: 正多面体(只有五种)的判定,即利用欧拉公式证明。

  2. 结论推广: 欧拉公式不仅适用于简单的多面体,在拓扑学中,它与曲面的亏格(洞的数量)有关。

  3. 方法推广: 面对涉及多个变量的规律探寻题,通常采用“两两求和”或“两两求差”的方式寻找恒定量。

🔗【关联脉络】

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