将一个正方体的 8 个顶点和 12 条棱分别进行“切割”处理:第 1 步,在 8 个顶点处各切下一块,产生 8 个正三角形截面;第 2 步,在 12 条原始的棱处切下一块,产生 12 个矩形截面。处理完成后,原来的正方形面变成了正八边形面。那么,这个新生成的多面体共有 ___ 个顶点。
A. 16
B. 24
C. 36
D. 48

完整解法

1. 确定新多面体的各面类型及总面数 F

根据题意,正方体经过切割处理后:

  • 原正方体的 66 个正方形面变成了 66 个正八边形面;
  • 切割 88 个顶点处产生了 88 个正三角形截面;
  • 切割 1212 条棱处产生了 1212 个矩形截面。

因此,新多面体的总面数 FF 为:
F=6+8+12=26F = 6 + 8 + 12 = 26

2. 通过各面的边数统计求出总棱数 E

统计所有面的边数总和:

  • 66 个正八边形共有 6×8=486 \times 8 = 48 条边;
  • 1212 个矩形共有 12×4=4812 \times 4 = 48 条边;
  • 88 个正三角形共有 8×3=248 \times 3 = 24 条边。

所有面的边数总和为:
48+48+24=12048 + 48 + 24 = 120
因为多面体的每条棱恰好是两个面的公共边,所以总棱数 EE 为:
E=1202=60E = \frac{120}{2} = 60

3. 应用欧拉公式计算顶点数 V

由于该多面体是由正方体经平面切割得到的凸多面体,满足欧拉公式:
V−E+F=2V - E + F = 2
将 F=26F = 26 和 E=60E = 60 代入公式,解得顶点数 VV:
V=E−F+2=60−26+2=36V = E - F + 2 = 60 - 26 + 2 = 36
故该新生成的多面体共有 3636 个顶点,选项 C 正确。

答案

C

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