Задания
Версия для печати и копирования в MS Word

5.  На­зо­вем рас­сто­я­ни­ем между точ­ка­ми по­верх­но­сти па­рал­ле­ле­пи­пе­да длину крат­чай­шей ло­ма­ной на его по­верх­но­сти, со­еди­ня­ю­щей эти точки. Пусть E и W  — про­ти­во­по­лож­ные вер­ши­ны па­рал­ле­ле­пи­пе­да.

а)  Най­ди­те рас­сто­я­ние между вер­ши­на­ми E и W еди­нич­но­го куба.

б)  При каких зна­че­ни­ях a и b рас­сто­я­ние между вер­ши­на­ми E и W пря­мо­уголь­но­го па­рал­ле­ле­пи­пе­да еди­нич­но­го объ­е­ма с дли­на­ми ребер a, a, b будет наи­мень­шим?

в)  До­ка­жи­те, что рас­сто­я­ние между лю­бы­ми па­ра­ми точек по­верх­но­сти еди­нич­но­го куба не пре­вос­хо­дит рас­сто­я­ния между точ­ка­ми E и W.

г)  Най­ди­те длины ребер пря­мо­уголь­но­го па­рал­ле­ле­пи­пе­да еди­нич­но­го объ­е­ма, рас­сто­я­ние между вер­ши­на­ми E и W ко­то­ро­го при­ни­ма­ет наи­мень­шее зна­че­ние.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  Ре­ше­ние  — на ри­сун­ке, крат­чай­ший путь можно ис­кать среди путей на раз­верт­ке куба (см. рис).

б) a = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень 6 сте­пе­ни из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та конец дроби и  b = ко­рень 3 сте­пе­ни из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та (см. пункт г)).

в)  Если A и B лежат на со­сед­них гра­нях, то рас­сто­я­ние между ними не пре­вос­хо­дит  ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та . Пред­по­ло­жим, что они на­хо­дят­ся на про­ти­во­по­лож­ных гра­нях. Обер­нем кубик по­лос­кой ши­ри­ной еди­ни­ца и дли­ной че­ты­ре, на­чи­ная от точки A. Так как B по­па­дет в одну из двух ее по­ло­вин, то  AB мень­ше или равно ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та .

г)  Точки E и W можно со­еди­нить тремя пу­тя­ми, длины di ко­то­рых равны, со­от­вет­ствен­но,  ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: a в квад­ра­те плюс левая круг­лая скоб­ка b плюс c пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та ,  ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: b в квад­ра­те плюс левая круг­лая скоб­ка a плюс c пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та и  ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: c в квад­ра­те плюс левая круг­лая скоб­ка a плюс b пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та (см. рис.), а об­ра­зы путей ко­то­рых на раз­верт­ках па­рал­ле­ле­пи­пе­да яв­ля­ют­ся от­рез­ка­ми. По­сколь­ку  дробь: чис­ли­тель: b плюс c, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби \geqslant} ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: bc конец ар­гу­мен­та и  abc = 1, то

 d_1 в квад­ра­те = a в квад­ра­те плюс левая круг­лая скоб­ка b плюс c пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: b в квад­ра­те c в квад­ра­те конец дроби плюс левая круг­лая скоб­ка b плюс c пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те боль­ше или равно дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: b в квад­ра­те c в квад­ра­те конец дроби плюс 4bc = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: b в квад­ра­те c в квад­ра­те конец дроби плюс 2bc плюс 2bc боль­ше или равно 3 ко­рень 3 сте­пе­ни из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 4 конец ар­гу­мен­та ,

при­чем  d_1 в квад­ра­те = 3 ко­рень 3 сте­пе­ни из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 4 конец ар­гу­мен­та , если  b = c и  дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: b в квад­ра­те c в квад­ра­те конец дроби = 2bc, то есть  b = c = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень 6 сте­пе­ни из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та конец дроби и  a = ко­рень 3 сте­пе­ни из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та . Оста­лось за­ме­тить, что в этом слу­чае  d_2 боль­ше d_1 и  d_3 боль­ше d_1.

 

Ответ: а)  5; б)  при  a = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень 6 сте­пе­ни из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та конец дроби и  b = ко­рень 3 сте­пе­ни из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та ; г)  два ребра имеют длину  дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень 6 сте­пе­ни из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та конец дроби , а тре­тье  —  ко­рень 3 сте­пе­ни из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та .

? Источники:
? Классификатор: Рас­сто­я­ние между точ­ка­ми, плос­ко­стя­ми
?
Сложность: 11 из 10