2013中考數(shù)學備考:足球上的玄妙

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    暑假過后,新初三生們迎來了初中最重要的一年——初三。為方便2013年中考考生及家長查詢相關信息,出國留學網(wǎng)中考頻道特別搜集匯總了中考數(shù)學知識點以供參考:
    ??? 足球是許多人熱愛的運動.但似乎很少有人留意到足球面的組成.從遠處看足球似乎是一個完美的球體.但事實上,傳統(tǒng)足球是由黑白兩色皮黏合、縫制成的多面體,其中黑塊皮為正五邊形,白塊皮為正六邊形.一個有趣的問題是:黑、白皮各有多少塊呢?
    觀察一下會發(fā)現(xiàn):黑塊皮周圍都是白塊皮,即每一黑色皮塊的邊皆與白色皮塊相鄰,而每一白色皮塊卻只有3條邊與黑色皮塊相接.設x為黑色皮塊的數(shù)目,而y為白色皮塊的數(shù)目.則黑白圖形相鄰邊的數(shù)目=5x=3
    y.因此足球面上的“黑白比”為:xy=3∶5.利用這個比值,只需知道較少的黑皮塊數(shù)量,就可推算出較多的白皮塊數(shù)量.我們數(shù)一數(shù),就可發(fā)現(xiàn)黑皮有12塊,由此可計算出白皮塊有20塊,而整個足球皮塊總數(shù)為32塊.
    這個問題如果不數(shù)黑皮塊也可得到解決,但要借助于歐拉于1752年給出的凸多面體的歐拉公式.這一奇妙的定理描述了簡單多面體的頂點數(shù)、面數(shù)及棱數(shù)之間的關系:將多面體的面數(shù)與頂點數(shù)相加再減去棱數(shù),結果總是2.亦即,設多面體的面數(shù)為F,頂點數(shù)為V,棱數(shù)為E,則三者之間滿足FVE=2.
    現(xiàn)在設足球的面、頂點、棱分別為FVE,并設正五邊形、正六邊形分別有
    x、y個.
    首先易知,面數(shù)Fx+y;又因為每兩個相鄰的正多邊形恰好有一條公共邊,即每條棱均為兩個面的交線,所以棱數(shù)E;此外,觀察可看到一黑兩白的相鄰三塊皮交于一個公共頂點,換言之每個頂點對應三條邊,所以頂點數(shù)V
    于是,由歐拉公式FVE=2得到
    與上面已經(jīng)得到的5x=3
    y聯(lián)立,即可解得x=12,y=20.
    因此足球上的黑皮正五邊形有12個,白皮正六邊形有20個.有意思的是,足球表面32塊黑白相間的球皮,倒恰可象征參加世界杯決賽圈比賽的32支隊伍.
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