关于由小立方体构成的“数学宝塔”问题,根据层数不同,其数量计算方式有所差异。以下是具体分析:
一、规律总结
可见块数规律
每层可见的小立方体数量等于该层方块数的平方。例如:
- 第1层:1² = 1块
- 第2层:2² = 4块
- 第3层:3² = 9块
- 以此类推,第n层可见块数为n²块。
总块数公式
若宝塔层数为n,总块数为前n个自然数的平方和,即:
$$S = 1^2 + 2^2 + 3^2 + dots + n^2 = frac{n(n+1)(2n+1)}{6}$$
例如,五层宝塔总块数为:
$$1^2 + 2^2 + 3^2 + 4^2 + 5^2 = 55 text{块}$$。
二、具体计算示例
五层宝塔
- 总块数:55块(如第2题)
- 各层可见块数:1, 4, 9, 16, 25
- 不可见块数:第n层不可见块数为n²(如第3层不可见9块)。
十层宝塔
- 总块数:
$$frac{10 times 11 times 21}{6} = 385 text{块}$$
- 各层可见块数:1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100。
三、注意事项
若问题特指某层数(如五层),需按上述公式计算;
若涉及“看不到的块数”,需结合可见块数推导;
实际应用中需结合具体图形确认层数及规律。
若需计算其他层数的宝塔块数,可套用总块数公式。例如:
七层宝塔总块数:
$$frac{7 times 8 times 15}{6} = 140 text{块}$$。