Красивая задача!
Её частный случай с прямоугольной коробкой я решил полгода назад, в той теме достаточно подсказок и упрощений.
Вторую, с 5 точками, долго не мог себе представить. Вообще казалось, что в трёхмерном пространстве нет решения, но оно есть!
Решения публиковать не стану, чтоб не лишать других участников радости от найденного ответа.