Но ещё очевиднее отсутствие других решений из чисто геометрических соображений -- стоит лишь представить себе первую и третью поверхность.
Так и есть, только первую поверхность я бы предварительно превратил в плоскость, которая, таким образом, коснулась бы второй поверхности; поскольку последняя выпукла, всё действительно очевидно.