空间任意选定一点 ,以点 为端点,作三条互相垂直的射线 、 、 .这三条互相垂直的射线分别称作 轴、 轴、 轴,统称为坐标轴,它们的方向分别为 (水平向前)、 (水平向右)、 (竖直向上)方向,这样的坐标系称为空间直角坐标系.
将相邻三个面的面积记为 、 、 ,且 的小长方体称为单位长方体,现将若干个单位长方体在空间直角坐标系内进行码放,要求码放时将单位长方体 所在的面与 轴垂直, 所在的面与 轴垂直, 所在的面与 轴垂直,如图1所示.
若将 轴方向表示的量称为几何体码放的排数, 轴方向表示的量称为几何体码放的列数, 轴方向表示的量称为几何体码放的层数;如图2是由若干个单位长方体在空间直角坐标内码放的一个几何体,其中这个几何体共码放了1排2列6层,用有序数组记作 ,2, ,如图3的几何体码放了2排3列4层,用有序数组记作 ,3, .这样我们就可用每一个有序数组 , , 表示一种几何体的码放方式.
(1)如图4是由若干个单位长方体码放的一个几何体的三视图,则这种码放方式的有序数组为 ,组成这个几何体的单位长方体的个数为 个;
(2)对有序数组性质的理解,下列说法正确的是 ;(只填序号)
①每一个有序数组 , , 表示一种几何体的码放方式.
②有序数组中 、 、 的乘积就表示几何体中单位长方体的个数.
③有序数组不同,所表示几何体的单位长方体个数不同.
④不同的有序数组所表示的几何体的体积不同.
⑤有序数组中 、 、 每两个乘积的2倍可分别确定几何体表面上 、 、 的个数.
(3)为了进一步探究有序数组 , , 的几何体的表面积公式 ,某同学针对若干个单位长方体进行码放,制作了下列表格:
几何体 有序数组 |
单位长方体的个数 |
表面上面积为 的个数 |
表面上面积为 的个数 |
表面上面积为 的个数 |
表面积 |
,1, |
1 |
2 |
2 |
2 |
|
,2, |
2 |
4 |
2 |
4 |
|
,1, |
3 |
2 |
6 |
6 |
|
,1, |
4 |
4 |
8 |
4 |
|
,5, |
5 |
10 |
2 |
10 |
|
,2, |
6 |
12 |
6 |
4 |
|
,1, |
7 |
14 |
14 |
2 |
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,2, |
8 |
8 |
8 |
8 |
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根据以上规律,请写出有序数组 , , 的几何体表面积计算公式 ;(用 、 、 、 、 、 表示)
(4)当 , , 时,对由12个单位长方体码放的几何体进行打包,为了节约外包装材料,对12个单位长方体码放的几何体表面积最小的规律进行探究,根据探究的结果请写出使几何体表面积最小的有序数组,并用几何体表面积公式求出这个最小面积.(缝隙不计)