计数 · 立体几何 · 表面标数法发题
14块正方体阶梯:表面最短路线
原题
由 14 个相同小正方体木块粘成的几何体如图所示。一只小虫沿着几何体表面(包括下底面)的格线爬行,它从 A 点爬到 B 点的最短路线共有( )条。
交互演示
把路线数标在立体上
拖拽旋转 360° · 双指或滚轮缩放
分层显隐
三条表面棱汇入 B,共 406 条。
95左后上棱
+
95前右上棱
+
=216后右竖棱
406终点 B
从 A = 1 开始,沿外表面格线累加;转到下方,可看底面标数。分层显隐仅用于观察,标数仍按完整积木的表面路线计算。
解答 · 立体标数
三步求出最短路线数
确定步数
向右 3 步、向后 3 步、向上 3 步,最短路线恰好 $3+3+3=9$ 步。
立体标数规则
从 A 标 1 开始,每个表面格点的路线数,等于沿向右、向后、向上方向到达它的所有有效表面前驱点标数之和。内部粘合棱不属于外表面,不能通行。
终点汇聚求和
终点 $B(3,3,3)$ 的三条表面棱汇入:
- 左后上棱 $(2,3,3)$ → B:95 种
- 前右上棱 $(3,2,3)$ → B:95 种
- 后右竖棱 $(3,3,2)$ → B:216 种
合计:95 + 95 + 216 = 406 条。