В лесу растут деревья цилиндрической формы. Связисту нужно протянуть по лесу провод из точки $A$ в точку $B$, расстояние между которыми равно $L$. Хватит ли для этой цели куска провода длиной $1,6\cdotL$?
Да, хватит
Ответ: Да, хватит Соединим точки $A$ и $B$ прямой. На участках, где нет деревьев, проведем провод по этой прямой. Там же, где прямая пересекает сечение ствола, пустим провод по меньшей из двух дуг окружности, ограничивающей сечение ствола плоскостью, перпендикулярной к стволу (см. рисунок).
Покажем, что в этом случае длина провода не превосходит $\frac{\pi\cdot L}{2}$. Пусть $a_1, \ldots, a_n$ – длины прямолинейных участков провода, а $b_1, \ldots, b_k$ – длины участков прямой $AB$, находящихся внутри стволов. Поскольку каждое $b_i$ не превосходит диаметра соответствующей окружности, суммарная длина криволинейных участков провода не превосходит $\frac{\pi \cdot b_1}{2} + \ldots + \frac{\pi \cdot b_k}{2}$, а общая длина провода не превосходит $ a_1 + \ldots + a_n + \frac{\pi \cdot b_1}{2} + \ldots + \frac{\pi \cdot b_k}{2} < \frac{\pi}{2}(a_1 + \ldots + a_n + b_1 + \ldots + b_k) = \frac{\pi \cdot L}{2} < 1,6\cdot L$. Величину $\frac{\pi \cdot L}{2}$ нельзя заменить в этом неравенстве меньшей, так легко указать пример, когда потребуется провод длины ровно $\frac{\pi \cdot L}{2}$: в лесу растет единственное дерево, диаметром $L$, а точки $A$ и $B$ – диаметрально противоположные точки окружности его ствола.