20. (9分)用小正方体搭成一个几何体,使它从正面和上面看得到的形状图如图7所示。
(1)搭建这样的几何体,最多需要几个小正方体?最少需要几个小正方体?
(2)试着画出该几何体的一种从左面看得到的形状图。

(1)搭建这样的几何体,最多需要几个小正方体?最少需要几个小正方体?
(2)试着画出该几何体的一种从左面看得到的形状图。
答案
解:
(1) 由从上面看到的形状图可知,该几何体底层共有7个小正方体。
结合从正面看到的形状图分析:
几何体最右侧列所有位置的高度只能为1,该列共2个小正方体;
几何体左侧列共3个位置,最大高度为3:最多3个位置都为3层,最少仅需1个位置为3层,其余2个位置至少为1层;
几何体中间列共2个位置,最大高度为3:最多2个位置都为3层,最少仅需1个位置为3层,剩余1个位置至少为1层。
最多需要小正方体的总数:
$3×3 + 2×3 + 2×1 = 9+6+2=17$(个)
最少需要小正方体的总数:
$(3+1+1) + (3+1) + 2×1 = 5+4+2=11$(个)
(2) 该几何体的一种从左面看得到的形状图如下:
共3列,从左到右每列小正方形的个数依次为3、3、1(3行布局,第一列3个竖直叠放的正方形,第二列3个竖直叠放的正方形,第三列仅在最下方有1个正方形,符合要求即可)。
答:(1) 搭建这样的几何体,最多需要17个小正方体,最少需要11个小正方体。
(1) 由从上面看到的形状图可知,该几何体底层共有7个小正方体。
结合从正面看到的形状图分析:
几何体最右侧列所有位置的高度只能为1,该列共2个小正方体;
几何体左侧列共3个位置,最大高度为3:最多3个位置都为3层,最少仅需1个位置为3层,其余2个位置至少为1层;
几何体中间列共2个位置,最大高度为3:最多2个位置都为3层,最少仅需1个位置为3层,剩余1个位置至少为1层。
最多需要小正方体的总数:
$3×3 + 2×3 + 2×1 = 9+6+2=17$(个)
最少需要小正方体的总数:
$(3+1+1) + (3+1) + 2×1 = 5+4+2=11$(个)
(2) 该几何体的一种从左面看得到的形状图如下:
共3列,从左到右每列小正方形的个数依次为3、3、1(3行布局,第一列3个竖直叠放的正方形,第二列3个竖直叠放的正方形,第三列仅在最下方有1个正方形,符合要求即可)。
答:(1) 搭建这样的几何体,最多需要17个小正方体,最少需要11个小正方体。
21. (9分)分类讨论是一种重要的数学方法,如在化简$|a|$时,可以这样分类:当$a>0$时,$|a|=a$;当$a=0$时,$|a|=0$;当$a<0$时,$|a|=-a$。用这种方法解决下列问题:
(1)当$a=6$时,求$\frac{|a|}{a}$的值;
(2)当$a=-3$时,求$\frac{a}{|a|}$的值;
(3)已知$a,b$是有理数,当$ab>0$时,试求$\frac{a}{|a|}+\frac{|b|}{b}$的值。
(1)当$a=6$时,求$\frac{|a|}{a}$的值;
(2)当$a=-3$时,求$\frac{a}{|a|}$的值;
(3)已知$a,b$是有理数,当$ab>0$时,试求$\frac{a}{|a|}+\frac{|b|}{b}$的值。
答案
解:
(1) 当$a=6$时,$a>0$,
所以$|a|=6$,
则$\frac{|a|}{a}=\frac{6}{6}=1$。
(2) 当$a=-3$时,$a<0$,
所以$|a|=3$,
则$\frac{a}{|a|}=\frac{-3}{3}=-1$。
(3) 因为$ab>0$,所以$a,b$同号,分两种情况讨论:
① 当$a>0$,$b>0$时,
$\frac{a}{|a|}+\frac{|b|}{b}=\frac{a}{a}+\frac{b}{b}=1+1=2$;
② 当$a<0$,$b<0$时,
$\frac{a}{|a|}+\frac{|b|}{b}=\frac{a}{-a}+\frac{-b}{b}=-1+(-1)=-2$。
综上,$\frac{a}{|a|}+\frac{|b|}{b}$的值为$2$或$-2$。
(1) 当$a=6$时,$a>0$,
所以$|a|=6$,
则$\frac{|a|}{a}=\frac{6}{6}=1$。
(2) 当$a=-3$时,$a<0$,
所以$|a|=3$,
则$\frac{a}{|a|}=\frac{-3}{3}=-1$。
(3) 因为$ab>0$,所以$a,b$同号,分两种情况讨论:
① 当$a>0$,$b>0$时,
$\frac{a}{|a|}+\frac{|b|}{b}=\frac{a}{a}+\frac{b}{b}=1+1=2$;
② 当$a<0$,$b<0$时,
$\frac{a}{|a|}+\frac{|b|}{b}=\frac{a}{-a}+\frac{-b}{b}=-1+(-1)=-2$。
综上,$\frac{a}{|a|}+\frac{|b|}{b}$的值为$2$或$-2$。
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