Для того чтобы показать, что среди всех прямоугольных треугольников с суммой катетов, равной 6 см, наибольшую площадь имеет равнобедренный треугольник, начнём с определения параметров этих треугольников.
Обозначим катеты прямоугольного треугольника как \( a \) и \( b \). Существует условие:
\[ a + b = 6 \]
Площадь \( S \) прямоугольного треугольника можно вычислить по формуле:
\[ S = \frac{1}{2} a b \]
Используя условие \( a + b = 6 \), мы можем выразить один из катетов через другой. Например, давайте выразим \( b \):
\[ b = 6 - a \]
Теперь подставим это в формулу для площади:
\[ S = \frac{1}{2} a (6 - a) \]
Таким образом, можем записать площадь как функцию от \( a \):
\[ S(a) = \frac{1}{2} (6a - a^2) \]
Для нахождения максимума этой функции, найдем её производную и приравняем к нулю:
\[ S'(a) = \frac{1}{2} (6 - 2a) \]
Приравнив к нулю:
\[ 6 - 2a = 0 \]
Решая это уравнение, получаем:
\[ 2a = 6 \] \[ a = 3 \]
Теперь подставим \( a = 3 \) обратно в уравнение для нахождения \( b \):
\[ b = 6 - a = 6 - 3 = 3 \]
Таким образом, при \( a = b = 3 \) мы получаем равнобедренный прямоугольный треугольник.
Теперь вычислим площадь этого треугольника:
\[ S = \frac{1}{2} \cdot 3 \cdot 3 = \frac{9}{2} = 4.5 \, \text{см}^2 \]
Таким образом, площадь равнобедренного прямоугольного треугольника с катетами по 3 см равна 4.5 см².
Чтобы подтвердить, что это максимальная площадь, можно проверить, что площадь уменьшается при изменении значений \( a \) и \( b \) в любую другую сторону от 3.
Это доказывает, что среди всех прямоугольных треугольников с суммой катетов 6 см наибольшую площадь действительно имеет равнобедренный треугольник.