视频字幕
当我们研究多个立方体叠放时,需要考虑表面积的变化。单个立方体有6个面,但当两个立方体叠放在一起时,接触的面会被遮挡,不再属于外表面。这就是我们需要计算的关键问题。
让我们先回顾单个立方体的表面积。立方体有六个相同的正方形面:上面、下面、前面、后面、左面、右面。如果立方体的边长为a,那么每个面的面积都是a的平方,总表面积就是6倍的a平方。
现在我们看两个立方体叠放的情况。当两个立方体垂直叠放时,它们之间会有接触面。下方立方体的上面和上方立方体的下面相互接触,这两个面就不再是外表面了。因此总表面积等于两个立方体的表面积之和,减去两个接触面的面积,结果是10倍a平方。
当三个立方体垂直叠放时,情况变得更复杂。现在有两个接触面:底部立方体与中间立方体之间一个,中间立方体与顶部立方体之间一个。中间的立方体失去了上下两个面,而顶部和底部的立方体各失去一个面。总共失去四个面的面积,所以总表面积是14倍a平方。
通过前面的分析,我们可以总结出一般规律。对于n个立方体垂直叠放,总共有n减1个接触面,每个接触面会遮挡2个面,所以总共遮挡2倍括号n减1个面。因此表面积公式为n倍6a平方减去2倍括号n减1倍a平方,化简后得到括号4n加2倍a平方。这个公式适用于任意数量的立方体叠放。