請(qǐng)閱讀下列材料:
實(shí)際問(wèn)題:如圖(1),一圓柱的底面半徑為5厘米,BC是底面直徑,高AB為5厘米,求一只螞蟻從點(diǎn)A出發(fā)沿圓柱表面爬行到點(diǎn)C的最短路線(xiàn),小明設(shè)計(jì)了兩條路線(xiàn).
解決方案:
路線(xiàn)1:側(cè)面展開(kāi)圖中的線(xiàn)段AC,如圖(2)所示,設(shè)路線(xiàn)l的長(zhǎng)度為l
1:則l
12=AC
2=AB
2+BC
2=5
2+(5π)
2=25+25π
2路線(xiàn)2:高線(xiàn)AB+底面直徑BC,如圖(1)所示.
設(shè)路線(xiàn)2的長(zhǎng)度為l
2:則l
2=AB+BC=5+10=15,l
22=225.
為比較l
1,l
2的大小,我們采用如下方法:
∵l
12-l
22=25+25π
2-225=25π
2-200=25(π
2-8)>0.
∴l(xiāng)
12>l
22,所以l
1>l
2,
小明認(rèn)為應(yīng)選擇路線(xiàn)2較短.
(1)問(wèn)題類(lèi)比:
小明對(duì)上述結(jié)論有些疑惑,于是他把條件改成:“圓柱的底面半徑為1厘米,高AB為5厘米.”繼續(xù)按前面的路線(xiàn)進(jìn)行計(jì)算.請(qǐng)你幫小明完成下面的計(jì)算:
路線(xiàn)1:l
12=AC
2=
;
路線(xiàn)2:l
2=AB+BC=
,l
22=
.
∵l
12
l
22,∴l(xiāng)
1
l
2(填“>”或“<”)
∴小亮認(rèn)為應(yīng)選擇路線(xiàn)
(填1或2)較短.
(2)問(wèn)題拓展:
請(qǐng)你幫小明和小亮繼續(xù)研究:在一般情況下,當(dāng)圓柱的底面半徑為r厘米時(shí),高為h厘米,螞蟻從A點(diǎn)出發(fā)沿圓柱表面爬行到點(diǎn)C,
路線(xiàn)1:l
12=
;
路線(xiàn)2:l
22=
.
當(dāng)
滿(mǎn)足什么條件時(shí),選擇的路2最短?請(qǐng)說(shuō)明理由.
(3)問(wèn)題解決:
如圖(3)為2個(gè)相同的圓柱緊密排列在一起,高為5厘米,當(dāng)圓柱的底面半徑r(厘米)=
時(shí),螞蟻從點(diǎn)A出發(fā)沿圓柱表面爬行到C點(diǎn)的兩條線(xiàn)段相等(注:按上面小明所設(shè)計(jì)的兩條路線(xiàn)方式).