零五网 全部参考答案 启东中学作业本 2026年启东中学作业本七年级数学上册苏科版宿迁专版 第114页解析答案
1. 十八世纪瑞士数学家欧拉证明了简单多面体的顶点数(V)、面数(F)、棱数(E)之间存在的一个有趣的关系式,被称为欧拉公式. 请你观察下列如图①所示的五种简单多面体模型,解答下列问题:

第1题图①
【观察总结】(1)五种简单多面体的顶点数(V)、面数(F)、棱数(E)如下表:

猜想顶点数(V)、面数(F)、棱数(E)之间存在的关系式是
V+F-E=2
.(用所给的字母表示)
【简单应用】(2)能否组成一个有24条棱、10个面、13个顶点的多面体?请说明理由.
(3)一个正二十面体有30条棱,则它的顶点数是
12
.
【实践探究】(4)学校校园文化节,七年级数学实践小组同学制作了各种各样的多面体作品.
①一个多面体作品,只有12个顶点,并且过每个顶点都有4条棱,则这个多面体的面数是
14

②一个多面体作品,每个面的形状是正三角形或正五边形,每条棱都是正三角形和正五边形的公共边,则该多面体作品正三角形比正五边形的面数多
8
个.
第1题图②
答案:(1) $V+F-E=2$
(2) 不能,理由:
因为 $10+13-24=-1≠2$,
所以不能组成一个有 24 条棱、10 个面、13 个顶点的多面体.
(3) 12
(4) ①14 ②8
解析:
【分析】
(1) 要推导顶点数V、面数F、棱数E的关系式,可将表格中每组对应数据代入计算$V+F-E$的结果,观察结果是否为定值,即可归纳出通用关系式。
(2) 判断能否组成指定多面体,只需将已知的V、F、E代入(1)中得到的欧拉公式,验证是否满足等式,若不满足则无法组成该多面体。
(3) 正二十面体的面数F=20,已知棱数E=30,直接代入欧拉公式即可求解顶点数V。
(4) ①已知顶点数V=12,每个顶点连接4条棱,由于每条棱会被2个顶点共享,先算出总棱数E,再代入欧拉公式求面数F。②设正五边形面数为x,正三角形面数为y,结合棱的公共属性得到3y=5x,再根据顶点、棱的共享关系求出顶点数V的表达式,最后代入欧拉公式求出x、y的差值即可。
【解析】
(1) 分别计算表格中各多面体的$V+F-E$:四面体$4+4-6=2$,立方体$8+6-12=2$,其余多面体代入计算后结果均为2,因此三者的关系式为$\boldsymbol{V+F-E=2}$。
(2) 不能,理由如下:
将$V=13$,$F=10$,$E=24$代入欧拉公式,得$V+F-E=13+10-24=-1≠2$,不满足欧拉公式,因此不能组成有24条棱、10个面、13个顶点的多面体。
(3) 正二十面体的面数$F=20$,已知$E=30$,代入$V+F-E=2$得:
$V+20-30=2$,解得$V=12$。
(4) ①每条棱被2个顶点共享,因此总棱数$E=\frac{12×4}{2}=24$,将$V=12$,$E=24$代入欧拉公式得:
$12+F-24=2$,解得$F=14$。
②设正五边形的面数为$x$,正三角形的面数为$y$。由于每条棱都是正三角形和正五边形的公共边,因此正三角形总边数、正五边形总边数均等于棱数$E$,即$3y=5x=E$,得$y=\frac{5}{3}x$,$E=5x$。
结合多面体顶点处面角和小于360°的属性,可知每个顶点处有2个正五边形和2个正三角形,每个顶点属于2个正五边形,因此顶点数$V=\frac{5x}{2}$,面数$F=x+y=\frac{8x}{3}$。
代入欧拉公式得:$\frac{5x}{2}+\frac{8x}{3}-5x=2$,解得$x=12$,则$y=\frac{5}{3}×12=20$,因此$y-x=20-12=8$,即正三角形比正五边形多8个。
【答案】
(1) $V+F-E=2$
(2) 不能,理由:因为$10+13-24=-1≠2$,所以不能组成一个有24条棱、10个面、13个顶点的多面体。
(3) 12
(4) ①14 ②8
【知识点】
1. 欧拉公式
2. 多面体顶点、面、棱的关系
【点评】
本题围绕欧拉公式设置问题,从规律猜想、基础验证到实际应用,层层递进,既考查了学生的归纳推理能力,又考查了对公式的灵活运用能力,解题时需注意顶点、棱、面的共享属性,具备一定的综合性。
【难度系数】
0.6
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