先定一个面,再沿共边传递
A 保持不动。B、C、D、E 分别绕与 A 的共边向背侧转 90°,成为左、右、上、下四个面。F 跟着 D 移动,再绕 D 的另一条平行边转 90°,盖到背面。六面恰好覆盖正方体六个面,没有面内重合。
立体几何与空间模型 · 标记对应
固定一面,沿共边折叠;方向与顶点都跟着纸面走。
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六个相同正方形按左图连接:A 居中,B 在左、C 在右、D 在上、E 在下,F 在 D 上方。所有字母和标记都画在纸的同一侧。保持连接,向纸背侧折叠;固定 A 为正面,D 为顶面。问相对面、箭头方向和标记顶点各在哪里?
第一幅是原展开图,第二幅是折叠过程。图形采用正交投影;纸片忽略厚度。箭头与金点在整个过程中都属于原来的纸面。
面的位置 · 第 1 / 4 步
先确认邻接关系。F 只和 D 共边,不能把 F 当作直接和 A 相邻。
原有共边是铰链,不能拆开重贴。
学习目标:从展开图确定相邻和相对面;固定观察方向后追踪箭头与顶点;用重合排除错误展开图。必要前置:正方体有 6 个面、12 条棱、8 个顶点;每个顶点恰有三个面相交;会辨认正方形的四条边及四个角。
A 保持不动。B、C、D、E 分别绕与 A 的共边向背侧转 90°,成为左、右、上、下四个面。F 跟着 D 移动,再绕 D 的另一条平行边转 90°,盖到背面。六面恰好覆盖正方体六个面,没有面内重合。
两个面在展开图中共边,折后必相邻;展开图中不共边,折后也可能相邻,如 F 与 C。不能用纸上的距离判断相对。标记是画在纸上的,必须和纸面一起转,不能折完后重新按屏幕“向上”补画。
| 面 | 折后位置 | 相对面 | 原图向上箭头折后朝向 |
|---|---|---|---|
| A | 正面 | F | 顶面 D |
| B | 左面 | C | 顶面 D |
| C | 右面 | B | 顶面 D |
| D | 顶面 | E | 背面 F |
| E | 底面 | D | 正面 A |
| F | 背面 | A | 底面 E |
这张表来自逐面转动,不是“隔一个面必相对”的通用口诀。正方体上每个面恰有四个相邻面和一个相对面:A/F、B/C、D/E 三对相对,其余任意两面均共一条棱。
面内箭头若指向某条边,折叠时箭头尖始终指向这条边。A 的向上箭头指向 A–D 共边,所以折后朝 D。F 的向上箭头指向 F 的外上边;D、F 连续两次转过 90°后,F 到 A 的背后,原上边转到底部,与 E 相接,所以 F 的箭头朝 E。判断用的是边的身份,而不是投影里箭头看起来朝哪边。
固定 A 后,沿棱连接的两个端点始终一致。先确定一个角落在哪两条边上,再找这两条边折后分别与谁相接;三面的公共交点就是同一个空间顶点。一个顶点只归三张面,不可能同时属于一对相对面。
适用范围:本页只研究正方体的等大正方形面,按已给连接关系折叠、不拉伸、不穿透、不翻面。长方体的边长匹配、任意多面体的展开,以及任意六连方的完整分类均不在本页结论内。S 班为本项目的教学分层,不表示官方课纲。
题目(自拟):使用开头的展开图,从有字的一侧向纸背折成正方体,所有字母朝外。把 A 放在正面、D 放在顶面。右面是哪一面?A 的相对面是哪一面?A 与 F 上原来均向上的箭头是否同向?
答案:右面 C;A 的相对面 F;两箭头反向。若只给“A 是正面”而不固定顶面,围绕 A 的转动仍有多种可能,不能直接照搬右面答案。
题目(自拟):仍用同一展开图,在 F 的原右上角画一个金点。折成同一个正方体后,这枚金点对应 C 和 E 的哪一个原角?这里“右上、右下”始终按展开图的原方向命名。
答案:F 原右上角 = C 原右下角 = E 原右下角。这三个角在平面上分开,折后是一个顶点;不是三枚点“看起来靠近”就算证明。
仍按同一展开图折叠,固定 A 为正面、D 为顶面。在 A 的原右上角做标记。它与 C、D 的哪两个原角相合?能与 F 上的任意一个角相合吗?
A 右上角在 A–C 棱与 A–D 棱的交点。C 原左边与 A 共边,C 原上边折后接 D,两边交于 C 原左上角;D 原下边与 A 共边,D 原右边折后接 C,两边交于 D 原右下角。因此 A 原右上角 = C 原左上角 = D 原右下角。A 与 F 是相对面,没有公共顶点,所以不可能与 F 的任意角相合。
在 F 的原图中画一支向左的箭头,并在 F 的原左上角做标记。折后箭头朝哪个面?该角与 B、E 的哪两个原角相合?
F 向左箭头指向原左边,折后此边与左面 B 接合,所以箭头朝 B。F 原左上角由其原左边和原上边相交而成,折后在 B、E、F 的公共顶点。B 的原左边接 F、原下边接 E,故对应 B 原左下角;E 的原左边接 B、原下边接 F,故对应 E 原左下角。答案:朝 B;F 原左上角 = B 原左下角 = E 原左下角。这里用对称结构检查结果,同时仍按边确认每个角。
把 A、B、C、D、E、F 六个正方形排成直条,只能沿相邻共边折叠。若要成为正方体,每条连接边处必须形成 90°的内二面角,方向由朝外的一侧确定。沿同一带依次折叠,前四面绕一圈,第五面 E 回到 A 的位置,第六面 F 回到 B 的位置,面内重合,不能覆盖六个不同面。翻转折叠方向不会把重合的带变成六个不同的正方体面。
因此,“面积是六个单位正方形”“每个格子都连着”都只是必要条件的一部分,不能单独保证可折。这个反例排除直条,并不提供所有六连方的充分判据。
回顾:定基面 → 沿共边折 → 记录面的位置 → 追踪标记所指的边或角 → 用相对面不相交、三面共顶点和无重合检查结果。
标题可定位到对应视频章节。
把这张展开图折成正方体。固定 A 为正面,D 在 A 上方,F 又在 D 上方。
沿共边把四周折九十度。F 必须跟着 D 移动,不能留在原处。
F 再折一次成为背面。所以 A 与 F、B 与 C、D 与 E 分别相对。
两个平面上都向上的箭头,折后方向不同。A 的箭头朝顶面 D,F 的箭头朝底面 E。
换到背面看。F 原来的右上角,与 C、E 原来的右下角合成同一个顶点。
六个格子不一定能折成正方体。六格直条绕一圈后,第五格与第一格重合,应当排除。