Caelinya深夜问个数学题,蹲大佬 中发帖

晚上想到一个几何优化问题:一个边长为1的单位正方体,能容纳的最大半圆半径是多少? 
首先,我想到了两个显而易见的解:

一是将半圆直接置于某个面上,此时半径为 R = 1/2。
二是将直径置于某个面(比如底面)的对角线上,半圆立起来,此时半径为 R = \sqrt{2}/2 \approx 0.707。

然而,直觉告诉我 \sqrt{2}/2 可能并非最终答案。我在想,更优的解或许在一个倾斜构型(正方体某个特定的平面截面)之中。
基于这个想法,我选取了正方体内一个尺寸为 1 \times \sqrt{2} 的矩形截面(即对角面)。如果猜想成立,原问题就转化为在这样一个矩形内寻找最大半圆。
对于这个二维子问题,我推导出了一个“楔入”角落的构型解:其圆弧与矩形的一条长边和一条短边相切,直径的两个端点则分别落在另外两条边上。
为了直观展示,我制作了一个 GeoGebra演示:
截图如...