问题提出:用若干相同的一个单位长度的细直木棒,按照如图\(1\)方式搭建一个长方体框架,探究所用木棒条数的规律.
问题探究:
我们先从简单的问题开始探究,从中找出解决问题的方法.
探究一
用若干木棒来搭建横长是\(m\),纵长是\(n\)的矩形框架\((m\)、\(n\)是正整数\()\),需要木棒的条数.
如图\(①\),当\(m=1\),\(n=1\)时,横放木棒为\(1×(1+1)\)条,纵放木棒为\((1+1)×1\)条,共需\(4\)条;
如图\(②\),当\(m=2\),\(n=1\)时,横放木棒为\(2×(1+1)\)条,纵放木棒为\((2+1)×1\)条,共需\(7\)条;
如图\(③\),当\(m=2\),\(n=2\)时,横放木棒为\(2×(2+1))\)条,纵放木棒为\((2+1)×2\)条,共需\(12\)条;如图\(④\),当\(m=3\),\(n=1\)时,横放木棒为\(3×(1+1)\)条,纵放木棒为\((3+1)×1\)条,共需\(10\)条;
如图\(⑤\),当\(m=3\),\(n=2\)时,横放木棒为\(3×(2+1)\)条,纵放木棒为\((3+1)×2\)条,共需\(17\)条.
问题\((\)一\()\):当\(m=4\),\(n=2\)时,共需木棒 ______ 条\(.\)
问题\((\)二\()\):当矩形框架横长是\(m\),纵长是\(n\)时,横放的木棒为 ______ 条,
纵放的木棒为 ______ 条\(.\)
探究二
用若干木棒来搭建横长是\(m\),纵长是\(n\),高是\(s\)的长方体框架\((m\)、\(n\)、\(s\)是正整数\()\),需要木棒的条数.
如图\(⑥\),当\(m=3\),\(n=2\),\(s=1\)时,横放与纵放木棒之和为\([3×(2+1)+(3+1)×2]×(1+1)=34\)条,竖放木棒为\((3+1)×(2+1)×1=12\)条,共需\(46\)条;
如图\(⑦\),当\(m=3\),\(n=2\),\(s=2\)时,横放与纵放木棒之和为\([3×(2+1)+(3+1)×2]×(2+1)=51\)条,竖放木棒为\((3+1)×(2+1)×2=24\)条,共需\(75\)条;
如图\(⑧\),当\(m=3\),\(n=2\),\(s=3\)时,横放与纵放木棒之和为\([3×(2+1)+(3+1)×2]×(3+1)=68\)条,竖放木棒为\((3+1)×(2+1)×3=36\)条,共需\(104\)条.
问题\((\)三\()\):当长方体框架的横长是\(m\),纵长是\(n\),高是\(s\)时,横放与纵放木棒条数之和为 ______ 条,竖放木棒条数为 ______ 条\(.\)
实际应用:现在按探究二的搭建方式搭建一个纵长是\(2\)、高是\(4\)的长方体框架,总共使用了\(170\)条木棒,则这个长方体框架的横长是 ______ .
拓展应用:若按照如图\(2\)方式搭建一个底面边长是\(10\),高是\(5\)的正三棱柱框架,需要木棒 ______ 条\(.\)