9. 提升题 图①为一个棱长为8的正方体,图②为图①的表面展开图(数字和字母写在外表面上,字母也可以表示数),请根据要求回答下列问题。
(1)若正方体相对面上的两个数字之和相等,则$x=$,$y=$。
(2)若面“10”在左面,面“6”在前面,则在上面的是(填“$x$”“$y$”或“2”)。
(3)在图①中,M为所在棱的中点,在图②中找出点M的位置,并求出图②中三角形ABM的面积。

(1)若正方体相对面上的两个数字之和相等,则$x=$,$y=$。
(2)若面“10”在左面,面“6”在前面,则在上面的是(填“$x$”“$y$”或“2”)。
(3)在图①中,M为所在棱的中点,在图②中找出点M的位置,并求出图②中三角形ABM的面积。
答案
(1) $\boldsymbol{12}$,$\boldsymbol{8}$
(2) $\boldsymbol{2}$
(3) 三角形ABM的面积为16或48。
(2) $\boldsymbol{2}$
(3) 三角形ABM的面积为16或48。
解析
【分析】
解决本题的核心是先准确识别正方体展开图的相对面,再结合题目条件逐一求解:
(1) 首先根据正方体展开图“相对面不相邻,相间排列”的规律,找出三对相对面,再利用“相对面数字之和相等”的条件,先算出相对面的和,再分别求x、y的值;
(2) 已知两个面的方位,先确定它们的相对面的方位,排除这四个面后,结合外表面的要求即可判断出上面的面;
(3) M是正方体上棱的中点,将展开图还原为正方体时,M所在的棱在展开图中有两种可能的位置,分别计算两种情况下点M到AB的距离,再利用三角形面积公式计算即可,注意不要漏解。
【解析】
(1) 观察正方体展开图,可得相对面为:面2与面x相对,面4与面10相对,面6与面y相对。
已知相对面上数字之和相等,先计算相对面的和:$4+10=14$
因此$2+x=14$,解得$x=12$;$6+y=14$,解得$y=8$。
(2) 由相对面关系可知:面10的对面是面4,面6的对面是面y。
若面“10”在左面,则面4在右面;面“6”在前面,则面y在后面,剩余的面为2和x,结合外表面的方位,可知上面的是面“2”。
(3) 图①中M是上表面棱的中点,在展开图中M有2个对应位置:
① 当点M到AB的距离为棱长的一半,即$8÷2=4$时,
三角形ABM的面积$=\frac{1}{2}× AB × 高=\frac{1}{2}×8×4=16$;
② 当点M到AB的距离为$8+4=12$时,
三角形ABM的面积$=\frac{1}{2}×8×12=48$。
综上,三角形ABM的面积为16或48。
【答案】
(1) $\boldsymbol{12}$,$\boldsymbol{8}$
(2) $\boldsymbol{2}$
(3) 三角形ABM的面积为$\boldsymbol{16}$或$\boldsymbol{48}$。
【知识点】
正方体表面展开图;相对面判断;三角形面积计算
【点评】
本题侧重考查空间想象能力,前两问的解题关键是熟练掌握正方体展开图相对面的判断规律,第三问需要注意分类讨论,考虑M点在展开图中的两种位置,避免漏解。
【难度系数】
0.6
解决本题的核心是先准确识别正方体展开图的相对面,再结合题目条件逐一求解:
(1) 首先根据正方体展开图“相对面不相邻,相间排列”的规律,找出三对相对面,再利用“相对面数字之和相等”的条件,先算出相对面的和,再分别求x、y的值;
(2) 已知两个面的方位,先确定它们的相对面的方位,排除这四个面后,结合外表面的要求即可判断出上面的面;
(3) M是正方体上棱的中点,将展开图还原为正方体时,M所在的棱在展开图中有两种可能的位置,分别计算两种情况下点M到AB的距离,再利用三角形面积公式计算即可,注意不要漏解。
【解析】
(1) 观察正方体展开图,可得相对面为:面2与面x相对,面4与面10相对,面6与面y相对。
已知相对面上数字之和相等,先计算相对面的和:$4+10=14$
因此$2+x=14$,解得$x=12$;$6+y=14$,解得$y=8$。
(2) 由相对面关系可知:面10的对面是面4,面6的对面是面y。
若面“10”在左面,则面4在右面;面“6”在前面,则面y在后面,剩余的面为2和x,结合外表面的方位,可知上面的是面“2”。
(3) 图①中M是上表面棱的中点,在展开图中M有2个对应位置:
① 当点M到AB的距离为棱长的一半,即$8÷2=4$时,
三角形ABM的面积$=\frac{1}{2}× AB × 高=\frac{1}{2}×8×4=16$;
② 当点M到AB的距离为$8+4=12$时,
三角形ABM的面积$=\frac{1}{2}×8×12=48$。
综上,三角形ABM的面积为16或48。
【答案】
(1) $\boldsymbol{12}$,$\boldsymbol{8}$
(2) $\boldsymbol{2}$
(3) 三角形ABM的面积为$\boldsymbol{16}$或$\boldsymbol{48}$。
【知识点】
正方体表面展开图;相对面判断;三角形面积计算
【点评】
本题侧重考查空间想象能力,前两问的解题关键是熟练掌握正方体展开图相对面的判断规律,第三问需要注意分类讨论,考虑M点在展开图中的两种位置,避免漏解。
【难度系数】
0.6
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