Question

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．

Answer

（1）根据勾股定理易得路线1：l12=AC2=高2+底面周长一半2；路线2：l22=（高+底面直径）2；让两个平方比较，平方大的，底数就大．
（2）根据（1）得到的结论让两个代数式分三种情况进行比较即可．
【解析】
（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．
故答案为：25+π2；49，＜，1．