Question

18世紀(jì)瑞士數(shù)學(xué)家歐拉證明了簡單多面體中頂點(diǎn)數(shù)（V）、面數(shù)（F）、棱數(shù)（E）之間存在的一個(gè)有趣的關(guān)系式，被稱為歐拉公式．請你觀察下列幾種簡單多面體模型如圖1，解答下列問題：

多面體	頂點(diǎn)數(shù)（V）	面數(shù)（F）	棱數(shù)（E）
四面體	4	4
長方體	8		12
正八面體		8	12
正十二面體	20	12	30

（1）根據(jù)上面多面體模型，完成表格中的空格，你發(fā)現(xiàn)頂點(diǎn)數(shù)（V）、面數(shù)（F）、棱數(shù)（E）之間存在的關(guān)系式是

V+F-E=2

．
（2）一個(gè)多面體的面數(shù)與頂點(diǎn)數(shù)相等，有12條棱，這個(gè)多面體是

7

面體
（3）圖2足球雖然是球體，但實(shí)際上足球表面是由正五邊形，正六邊形皮料組成的多面體加工而成每塊正五邊形皮料周圍都是正六邊形皮料；每兩個(gè)相鄰的多邊形恰有一條公共的邊；每個(gè)頂點(diǎn)處都有三塊皮料，而且都遵循一個(gè)正五邊形、兩個(gè)正六邊形的規(guī)律，請你利用（1）中的關(guān)系式，求出一個(gè)足球中各有多少塊正五邊形、正六邊形的皮料．

Answer 1

分析：（1）觀察可得頂點(diǎn)數(shù)+面數(shù)-棱數(shù)=2；
（2）代入（1）中的式子即可得到面數(shù)；
（3）設(shè)正五邊形x塊，正六邊形y塊，則由上面的規(guī)律數(shù)可以看出，棱數(shù)E=

1

2

（5x+6y），而頂點(diǎn)數(shù)V=

1

3

（5x+6y），有歐拉公式列出二元一次方程；再由足球表面中所有白皮的邊數(shù)6y是所有黑皮的邊數(shù)5x的2倍列出5x=6y×

1

2

；組成方程組解決問題．

解答：解：（1）四面體的棱數(shù)為6；正八面體的頂點(diǎn)數(shù)為6；關(guān)系式為：V+F-E=2；

（2）由題意得：F+F-12=2，
解得：F=7；

（3）設(shè)正五邊形x塊，正六邊形y塊，由題意得

x+y+ 1 3 (5x+6y)- 1 2 (5x+6y)=2 5x= 1 2 ×6y

解得

x=12 y=20

所以正五邊形為12塊，正六邊形為20塊．

點(diǎn)評：本題考查多面體的頂點(diǎn)數(shù)，面數(shù)，棱數(shù)之間的關(guān)系及靈活運(yùn)用．