【题记】
七巧化玲珑,形藏万象中。
乾坤凭指掌,数理叩苍穹。
一、题目
大家知道,用不同数量的立方块,可以拼出更大一些的立体图形,它们的表面积各不一样。
今天,我们就来挑战一个难度较大的拼搭题,看看谁来给出最正确的答案。
这道题是这样的:
用七个大小一样的立方块,拼搭了一个更大的立体图形,怎样拼搭它的表面积最大,怎样拼搭表面积最小,共有几种不同的表面积?请画出拼搭的图形和计算过程。
注意这里有一个要求,就是各个立方块之间至少有一个面是完全重合的,中间不能出来空隙。
二、思路引导
这是一个既考验空间想象力又考验数学计算能力的问题。
首先,我们需要明确一点,立方块的每一个面都是正方形,其面积相等。因此,在拼搭时,如何最大化或最小化外露的面,就是解决这个问题的关键。
为了得到最大的表面积,我们可以尝试将立方块尽可能地分散开来,使得每一个立方块都有尽可能多的面暴露在外部。比如,可以尝试将七个立方块摆成一个长条形状,或者摆成一个类似“田”字的形状,但需要注意避免有立方块完全被其他立方块包围的情况。
相反,为了得到最小的表面积,我们需要尽量让立方块之间重合的面增多,从而减少外露的面。一个可能的方法是,将六个立方块摆成一个正方体或长方体的形状,然后将第七个立方块放在其上方或侧面,使其尽可能多地与其他立方块重合。
当然,这只是两种可能的思路,实际上可能有多种不同的拼搭方式。我们需要尝试每一种可能的拼搭方式,并计算出其表面积,然后才能确定哪种方式得到的表面积最大,哪种方式得到的表面积最小。
在这个过程中,我们还需要注意一点,就是各个立方块之间必须至少有一个面是完全重合的,不能有空隙。这一点在拼搭时需要特别注意,否则可能会影响到最终的表面积计算结果。
现在,就让我们开始动手尝试吧!看看谁能最先找到正确的答案!
三、借助大模型
对于这个问题,缪老师也是自己认真思考,同时又借助于语言大模型来帮助解题。
可是,令我没有想到的是,豆包、元宝、通义、迪普赛克、KIMI、文心一言、讯飞星火、智谱清言等八个大模型的答案并不完全一致。
大多数模型给出的是四个答案,即30、28、26、24,这个我在下面会列出来。
1.元宝是这样解答的:
2.豆包是这样解答的:

3.通义千问是这样解答的:
4.智谱清言是这样解答的:
5.文心一言是这样解答的:
6.迪普赛克是这样解答的:
还有两个大模型重点是依据“推理”,给出了六种或七种答案,认为是从30、28、26、24、22、20、18,但是没有给出拼搭方法。
7,讯飞星火的六种答案是这样解答的:
8.KIMI的七种答案是这样解答的:
四、我们来验证
现在,我们来验证各种可能性。
闲话不说,我们通画图来列举各种可能的拼搭情形。
第一种:一字排开
计算:6×7-2×6=30(用七个长方形总表面积,减去“躲在”里面的6个面的面积);
当然,这里还有一些变形,但面积一样。比如下面其中的一种变形(之前的都是左右重合,现在的图形中有一个是前后重合):
第二种:前后重合两块
计算:6×7-2×7=28(用七个长方形总表面积,减去“躲在”里面7个面的面积);
第三种:前后重合三块
计算:6×7-2×8=26(用七个长方形总表面积,减去“躲在”里面的8个面的面积);
第四种:拼成缺角的立方体
计算:6×7-2×9=24或2×2×6=24(用七个长方形总表面积,减去“躲在”里面的9个面的面积;或者直接求棱长是2的立方体的表面积,把缺角拉出来,就是完整的立方体);
五、最后的话
这道看似简单的立体拼搭题,竟引发了大模型间的“答案大战”!
其中全对的大模型有五种,它们是:元宝、豆包、智谱清言、迪普赛克和文心一言,它们都认为表面积有四种可能:30(直线)、28(部分重叠)、26(紧凑结构)、24(缺角立方体)。
还有三个大模型,都不是完全对,KIMI说有七种,四种是对的,多了三种错误答案;讯飞星火说有六种,四种对的,多了两种错误答案;而通义也是四种,但是只有两种是对的,两种是错的。
这一争议也提醒我们:数学问题需结合逻辑推理与实物验证。表面积的变化取决于接触面数(每重合一面减少2),而接触面数又受限于三维结构的物理可行性。
若您有新的突破性思路,欢迎留言探讨!
让我们用实践解开这个“立体迷宫”,见证数学与空间的奇妙碰撞!