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#10105

立方体顶点·1 到 8

题目

如图,把 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 这 8 个数字各用一次,填入立方体的 8 个顶点,使每个面的 4 个顶点数字之和都相等。

求这个公共边和 S 的所有可能取值。

解法

  1. 分析:立方体有 6 个面,每个面由 4 个顶点围成;每个顶点正好是 3 个面的公共顶点。

  2. 把 6 个面上的顶点数字之和加起来,每个顶点被算 3 次,结果 = 3 × (1+2+…+8) = 3 × 36 = 108。

  3. 另一方面,6 个面和各为 S,总和 = 6S。

  4. 所以 6S = 108,S = 18。

  5. 结论:若这样填法存在,每面和必为 18。

    存在性:把 8 个数按『对顶点和 = 9』成对摆放(1↔8, 2↔7, 3↔6, 4↔5,每对占立方体对角线两端),即可验证每面和都是 18。

    每顶点属于 3 面
    =6 面总和 = 3·(1+…+8)
    6S
    =3 × 36 = 108
    S (面和)
    =18

方法

练一练

把 1–8 填入立方体 8 顶点使每面 4 顶点和相等。

一对对角线上两端顶点的数字之和必定等于几?

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