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小正方体拼成大长方体的规律?

|2024-10-26 08:54:08|浏览:36

如果要把 nn 个小正方体拼成一个大小为 a \times b \times ca×b×c 的大长方体,则必须满足以下条件:

abc=nabc=n,也就是小正方体总数必须等于大长方体中小正方体的个数。

大长方体的任意一条边都必须是小正方体边长的整数倍。也就是说,a,b,ca,b,c 中任意一个数必须可以整除 nn。

利用这两个条件,我们可以得到一个简单的规律:

首先将 nn 进行质因数分解,得到其质因数的集合 \{ p_1,p_2,\cdots,p_k \}{p 

1

 

 ,p 

2

 

 ,⋯,p 

k

 

 }。

然后找出这些质因数集合中的所有非空子集,例如对于 \{ 2,3,5 \}{2,3,5} 这个集合,它的所有非空子集为 \{ 2 \},\{ 3 \},\{ 5 \},\{ 2,3 \},\{ 2,5 \},\{ 3,5 \},\{ 2,3,5 \}{2},{3},{5},{2,3},{2,5},{3,5},{2,3,5}。

对于每一个非空子集 \{ p_{i_1},p_{i_2},\cdots,p_{i_m} \}{p 

1

 

 

 

 ,p 

2

 

 

 

 ,⋯,p 

m

 

 

 

 },可以将 nn 表示为 p_{i_1}^{k_1} \times p_{i_2}^{k_2} \times \cdots \times p_{i_m}^{k_m}p 

1

 

 

1

 

 

 

 ×p 

2

 

 

2

 

 

 

 ×⋯×p 

m

 

 

m

 

 

 

  的形式,其中 k_{i_1}, k_{i_2}, \cdots, k_{i_m}k 

1

 

 

 

 ,k 

2

 

 

 

 ,⋯,k 

m

 

 

 

  分别为 p_{i_1},p_{i_2},\cdots,p_{i_m}p 

1

 

 

 

 ,p 

2

 

 

 

 ,⋯,p 

m

 

 

 

  在此非空子集中的个数。

对于每一种表示形式 p_{i_1}^{k_1} \times p_{i_2}^{k_2} \times \cdots \times p_{i_m}^{k_m}p 

1

 

 

1

 

 

 

 ×p 

2

 

 

2

 

 

 

 ×⋯×p 

m

 

 

m

 

 

 

 ,如果其中所有指数 k_{i_1}, k_{i_2}, \cdots, k_{i_m}k 

1

 

 

 

 ,k 

2

 

 

 

 ,⋯,k 

m

 

 

 

  中的最大值等于 aa,则可以将此表达式对应的大长方体设为长为 p_{i_1}^{k_1}p 

1

 

 

1

 

 

 

 ,宽为 p_{i_2}^{k_2}p 

2

 

 

2

 

 

 

 ,高为 p_{i_3}^{k_3}p 

3

 

 

3

 

 

 

  的长方体,记作 (p_{i_1}^{k_1},p_{i_2}^{k_2},p_{i_3}^{k_3})(p 

1

 

 

1

 

 

 

 ,p 

2

 

 

2

 

 

 

 ,p 

3

 

 

3

 

 

 

 )。

根据上述规律,我们可以得到所有能够将 nn 个小正方体拼成的大小为 a \times b \times ca×b×c 的大长方体,具体做法可以通过编程实现。

田静
10-26 08:54优质作者
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