一個立方體先塗成黑色,然後在各個方向上各均勻切兩刀。求解:沒有塗黑面的立方體個數;只有一個面塗黑的立方體個數;有兩個面塗黑的立方體個數;有三個面塗黑的立方體個數。


已知:

一個立方體被塗色,並在各個方向上均勻切了兩刀。

求解

沒有塗黑面的立方體個數;

只有一個面塗黑的立方體個數;

有兩個面塗黑的立方體個數;以及

有三個面塗黑的立方體個數。

解:
  • 對於一個邊長為 $n\times n\times n$ 的立方體,所有面都被塗色,並被均勻切割成 $1\times 1\times 1$ 的小立方體,
  • 沒有塗色面的立方體個數 = $(n-2)^3$
  • 只有一個面塗色面的立方體個數 = $6(n - 2)^2$
  • 有兩個面塗色面的立方體個數 = $12(n-2)$
  • 有三個面塗色面的立方體個數 = 8 (恆為8)

給定的立方體在各個方向上均被均勻切了兩刀。這意味著立方體的每一側都被切成了 $(2+2+1)=5$ 等份。

因此,

沒有塗黑面的較小立方體個數 = $(5-2)^3$=$(3)^3=27$。

只有一個面塗黑的較小立方體個數 = $6(5-2)^2$=$6(3)^2=6\times9=54$。

有兩個面塗黑的較小立方體個數 = $12(5-2)$=$12(3)=36$。

有三個面塗黑的較小立方體個數 = $8$。


更新於:2022年10月10日

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