216个同样大小的小正方体,其中90个为白色,剩余为黑色.现将它们拼成一个大正方体,大正方体表面白色部分与黑色部分面积比的比值最大是多少?( ).A. B. C. D.
A.
B.
C.
D.
完整解法
1. 确定大正方体的边长,并按露出面数将小正方体分类统计
因为 ,所以拼成的大正方体每条棱长包含 个小正方体,大正方体表面共有 个小正方形面.
按照小正方体在大正方体中所处的位置及露出的面数分类:
- 顶点处:共 个,每个露出 个面;
- 棱上(不含顶点):共 个,每个露出 个面;
- 面中心(不含棱):共 个,每个露出 个面;
- 内部:共 个,每个露出 个面.
2. 运用贪心策略求大正方体表面白色部分面积的最大值
要使表面白色部分与黑色部分面积比的比值最大,应使白色部分露出的表面积尽可能大.因此优先将 个白色小正方体安排在露出面数最多的位置:
- 优先排在 个顶点处,提供白色面数:
此时还剩 个白色小正方体; - 接着排在 个棱上位置,提供白色面数:
此时还剩 个白色小正方体; - 剩余的 个排在面中心位置(面中心共有 个位置,),提供白色面数:
故大正方体表面白色部分面积的最大值为:
3. 计算黑色表面面积,求出最简比值并确定选项
大正方体表面黑色部分的面积为:
因此,大正方体表面白色部分与黑色部分面积比的比值最大为:
对应选项 C.
答案
C
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