أقصر مسار على جانب الأسطوانة وقاعدتها يتأثر بالسطوح المسموحة. [3]
الخلاصة السريعة
نعم، في مثالنا يوجد عبر القاعدة مسار أقصر من كل مسار جانبي. [2]
- أسطوانة دائرية قائمة:
R,منتهيان بالسنتيمتر، والقاعدةH>0 z=. نقطتان متقابلتان0 P=، حيث(R, 0, d), Q= (− R, 0, d) 0<d<H. نسمح بمسارات متصلة ناعمة على أجزاء، دون عوائق. [3] - على الجانب وحده، أقل طول
L_side=؛ يحققه نصف دائرة عندπR z=. نصف المحيط، لا القطر، يصل الطرفين دون دخول الداخل. [1]d - عبر قرص القاعدة: نزول
d، وقطر2R، وصعودd. طول المرشحL_base=؛ نجمع أطوال أجزائه. [2]2d+ 2R - إذا
d<(π−، فإن2)R/2 L_base<L_side؛ إذن أقل مسار جانبي يفقد أمثليته بعد توسيع السطح المسموح. هذا شرط كافٍ لهذه المقارنة. [2] - مثال مؤلف:
R=سم. الجانب6, H= 20, d= 2 6π≈18.849556سم؛ عبر القاعدة2+سم. المقارنة حسابية، دون تجربة أو عائق مفترض. [2]12+ 2= 16 - لا نثبت أمثلية
16سم على السطح كله؛ مساواة المرشحين أو فشل الشرط لا يحسم أقصر مسارات السطح الموسع. [2]
عين السطوح المسموحة
أسطوانة دائرية قائمة: R, منتهيان بالسنتيمتر، والقاعدة z=. نقطتان متقابلتان P=، حيث 0<d<H. نسمح بمسارات متصلة ناعمة على أجزاء، دون عوائق. [3]
الجانب x²+، والقرص x²+؛ القطر هنا على سطح القاعدة، لا داخل حجم الأسطوانة. [3]
أثبت الحد الجانبي
على الجانب وحده، أقل طول L_side=؛ يحققه نصف دائرة عند z=. نصف المحيط، لا القطر، يصل الطرفين دون دخول الداخل. [1]
نتابع زاوية θ باستمرار؛ فرق الطرفين (2k+ لعدد صحيح k. السرعة √(R²θ′²+؛ بالتكامل L≥R|Δθ|≥πR. نصفا الدائرة يحققان الحد. [4]
أضف مسار القاعدة
عبر قرص القاعدة: نزول d، وقطر 2R، وصعود d. طول المرشح L_base=؛ نجمع أطوال أجزائه. [2]
الحافتان A=. الأجزاء PA, متصلة، ولا تمر بالحجم الداخلي. [3]
استخرج شرطًا كافيًا
إذا d<(π−، فإن L_base<L_side؛ إذن أقل مسار جانبي يفقد أمثليته بعد توسيع السطح المسموح. هذا شرط كافٍ لهذه المقارنة. [2]
نعيد ترتيب متباينة الطولين؛ لا نحصر جميع مسارات السطح الموسع. [2]
احسب المثال
مثال مؤلف: R= سم. الجانب 6π≈18.849556 سم؛ عبر القاعدة 2+ سم. المقارنة حسابية، دون تجربة أو عائق مفترض. [2]
النسبة d/R= أصغر من (π−. نبقي π حتى التقريب. [2]

اقرأ حدود النتيجة
لا نثبت أمثلية 16 سم على السطح كله؛ مساواة المرشحين أو فشل الشرط لا يحسم أقصر مسارات السطح الموسع. [2]
فرد الجانب يحفظ أطواله؛ لا يحول قرص القاعدة إلى جزء من المستطيل. إضافة القاعدة العليا لا تلغي صلاحية المرشح السفلي. [3]
المراجع
- MathWorld: اللولب ومسارات الجانب
- OpenStax: طول المنحنى
- Math Open Reference: الأسطوانة وقواعدها
- MathWorld: الإحداثيات الأسطوانية
أُعدّ هذا المقال بمساعدة الذكاء الاصطناعي، وخضع لمراجعة ذاتية بالأداة نفسها. لا يُنسب إلى مراجع بشري أو خبير مستقل. منهجية المحتوى.
