сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word

Можно ли рас­по­ло­жить в про­стран­стве пять сфер так, чтобы для каж­дой из сфер можно было про­ве­сти через ее центр ка­са­тель­ную плос­кость к осталь­ным че­ты­рем сфе­рам? Сферы могут пе­ре­се­кать­ся и не обя­за­ны иметь оди­на­ко­вый ра­ди­ус.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Возьмём в го­ри­зон­таль­ной плос­ко­сти  альфа пра­виль­ный тре­уголь­ник с вы­со­той 2. Пусть J  — центр одной из его внев­пи­сан­ных окруж­но­стей, а A, B, C  — се­ре­ди­ны его сто­рон.

Вы­бе­рем такие сферы: три с цен­тра­ми в A, B, C ра­ди­у­са 1; две ра­ди­у­са 2 с цен­тра­ми в точ­ках J в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка и J в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime \prime пра­вая круг­лая скоб­ка , по­лу­ча­ю­щих­ся из J под­ня­ти­ем и опус­ка­ни­ем от­но­си­тель­но  альфа на 1.

Те­перь оста­лось про­ве­сти тре­бу­е­мые плос­ко­сти. Плос­кость через J', па­рал­лель­ная  альфа , ка­са­ет­ся четырёх осталь­ных сфер; для J в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime \prime пра­вая круг­лая скоб­ка ана­ло­гич­но. Оста­лось про­ве­сти плос­кость, ска­жем, через A; она пер­пен­ди­ку­ляр­на  альфа и со­дер­жит сто­ро­ну тре­уголь­ни­ка, на ко­то­рой лежит A. Все про­вер­ки до­ста­точ­но про­сты.

 

Ответ: да, можно.

 

При­ве­дем дру­гое ре­ше­ние.

Центр сферы S_0 по­ме­стим в точке A_0 с ко­ор­ди­на­та­ми (0, 0, 0), ра­ди­ус r этой сферы вы­бе­рем позже. Осталь­ные сферы S_i,  i=1, 2, 3, 4 возь­мем ра­ди­у­са 1, а цен­тры этих сфер по­ме­стим в точки A_1 левая круг­лая скоб­ка a, 0, 1 пра­вая круг­лая скоб­ка , A_2 левая круг­лая скоб­ка минус a, 0, 1 пра­вая круг­лая скоб­ка , A_3 левая круг­лая скоб­ка 0, a, минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка , A_4 левая круг­лая скоб­ка 0, минус a, минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка (a вы­бе­рем позже).

Плос­кость Оху про­хо­дит через A_0 и ка­са­ет­ся сфер S_i,  i=1, 2, 3, 4. Можно по­до­брать a так, чтобы плос­кость A_2 A_3 A_4 на­хо­ди­лась на рас­сто­я­нии \varrho_1=1 от точки A_1, тогда плос­кость \sigma_1, про­хо­дя­щая через A_1 и па­рал­лель­ная плос­ко­сти A_2 A_3 A_4, будет ка­сать­ся сфер S_i,  i=2, 3, 4. Дей­стви­тель­но, урав­не­ние плос­ко­сти

A_2 A_3 A_4: 2 x плюс a z плюс a=0 .

Тогда \varrho_1= дробь: чис­ли­тель: 4 a, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 4 плюс a в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 2 конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби и до­ста­точ­но по­ло­жить a= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 4, зна­ме­на­тель: 15 конец дроби конец ар­гу­мен­та . S_0.

По­ло­жим r рав­ным рас­сто­я­нию от A0 до плос­ко­сти  дель­та _1, так, чтобы плос­кость  дель­та _1, ка­са­лась также и сферы S0.

Кон­струк­ция пе­ре­во­дит­ся в себя при сим­мет­рии от­но­си­тель­но плос­ко­стей Oxz, Oyz, а также при ком­по­зи­ции по­во­ро­та на 90 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка во­круг оси Oz и сим­мет­рии от­но­си­тель­но плос­ко­сти Оху. По­это­му усло­вие за­да­чи вы­пол­ня­ет­ся также для цен­тров сфер S_i, i=2, 3, 4.