请阅读下列材料:
实际问题:如图(1),一圆柱的底面半径为5厘米,BC是底面直径,高AB为5厘米,求一只蚂蚁从点A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.
解决方案:
路线1:侧面展开图中的线段AC,如图(2)所示,设路线l的长度为l
1:则l
12=AC
2=AB
2+BC
2=5
2+(5π)
2=25+25π
2路线2:高线AB+底面直径BC,如图(1)所示.
设路线2的长度为l
2:则l
2=AB+BC=5+10=15,l
22=225.
为比较l
1,l
2的大小,我们采用如下方法:
∵l
12-l
22=25+25π
2-225=25π
2-200=25(π
2-8)>0.
∴l
12>l
22,所以l
1>l
2,
小明认为应选择路线2较短.
(1)问题类比:
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厘米,高AB为5厘米.”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:l
12=AC
2=
;
路线2:l
2=AB+BC=
,l
22=
.
∵l
12
l
22,∴l
1
l
2(填“>”或“<”)
∴小亮认为应选择路线
(填1或2)较短.
(2)问题拓展:
请你帮小明和小亮继续研究:在一般情况下,当圆柱的底面半径为r厘米时,高为h厘米,蚂蚁从A点出发沿圆柱表面爬行到点C,
路线1:l
12=
;
路线2:l
22=
.
当
满足什么条件时,选择的路2最短?请说明理由.
(3)问题解决:
如图(3)为2个相同的圆柱紧密排列在一起,高为5厘米,当圆柱的底面半径r(厘米)=
时,蚂蚁从点A出发沿圆柱表面爬行到C点的两条线段相等(注:按上面小明所设计的两条路线方式).