问题:如图(1),一圆柱的底面半径为5分米,高AB为5分米,BC是底面直径,求一只蚂蚁从A点出发沿圆柱表面爬行到点C的最短路线.小明设计了两条路线:路线1:侧面展开图

发布时间:2020-08-08 04:42:35

问题:如图(1),一圆柱的底面半径为5分米,高AB为5分米,BC是底面直径,求一只蚂蚁从A点出发沿圆柱表面爬行到点C的最短路线.小明设计了两条路线:
路线1:侧面展开图中的线段AC.如图(2)所示:设路线1的长度为l1,则l12=AC2=AB2+BC2=52+(5π)2=25+25π2
路线2:高线AB+底面直径BC.如图(1)所示:设路线2的长度为l2,则l22=(AB+BC)2=(5+10)2=225,∵l12-l22>0,
∴l12>l22,∴l1>l2,所以要选择路线2较短.

(1)小明对上述结论有些疑惑,于是他把条件改成:“圆柱的底面半径为1分米,高AB为5分米”继续按前面的路线进行计算.请你帮小明完成下面的计算:
路线1:l12=AC2=______;
路线2:l22=(AB+BC)2=______.∴l1______l2?(?填>或<),所以应选择路线______(填1或2)较短.
(2)请你帮小明继续研究:在一般情况下,当圆柱的底面半径为r,高为h时,应如何选择上面的两条路线才能使蚂蚁从点A出发沿圆柱表面爬行到C点的路线最短.

网友回答

解:(1)路线1:l12=AC2=25+π2;
路线2:l22=(AB+BC)2=49.
∵l12<l22,
∴l1<l2,
∴选择路线1较短
(2)l12=AC2=AB2+2=h2+(πr)2,
l22=(AB+BC)2=(h+2r)2,
l12-l22=h2+(πr)2-(h+2r)2=r(π2r-4r-4h)=r[(π2-4)r-4h];
r恒大于0,只需看后面的式子即可.
当时,l12=l22;
当r>时,l12>l22;
当r<时,l12<l22.
根据r的取值,则可知当r>时,选择l2,当r<时,选择l1,当r=时,选择l1与l2.
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