Диагональ прямоугольного параллелепипеда равны 4 корня из 2 и образует с боковыми гранями углы 30° и 45° А. Докажите что одна из этих граней квадрат Б. Найдите объем параллелепипеда

А. Доказательство, что одна из граней параллелепипеда является квадратом. Обозначим длинную грань параллелепипеда как \( a \), короткую грань как \( b \), и высоту как \( c \). По условию диагональ параллелепипеда \( d \) равна \( 4\sqrt{2} \). Формула для диагонали прямоугольного параллелепипеда имеет следующий вид: \[ d = \sqrt{a^2 + b^2 + c^2} \] Подставляем значение диагонали: \[ \sqrt{a^2 + b^2 + c^2} = 4\sqrt{2} \] Квадрат обеих сторон уравнения дает: \[ a^2 + b^2 + c^2 = 32 \quad (1) \] Также, из условия задачи известно, что диагональ образует углы 30° и 45° с боковыми гранями. Рассмотрим две такие грани: одну с размерами \( a \) и \( b \), другую – с размерами \( a \) и \( c \). Используем определение угла между диагональю и гранью: 1. Для грани, где стороны \( a \) и \( b \), угол 30°: \[ \cos(30^\circ) = \frac{d_{ab}}{d} \implies \frac{a^2 + b^2}{d^2} = \cos^2(30^\circ) = \frac{3}{4} \] Подставляем значение диагонали: \[ \frac{a^2 + b^2}{(4\sqrt{2})^2} = \frac{3}{4} \implies a^2 + b^2 = 32 \cdot \frac{3}{4} = 24 \quad (2) \] 2. Для грани, где стороны \( a \) и \( c \), угол 45°: \[ \cos(45^\circ) = \frac{d_{ac}}{d} \implies \frac{a^2 + c^2}{d^2} = \cos^2(45^\circ) = \frac{1}{2} \] Подставляем значение диагонали: \[ \frac{a^2 + c^2}{(4\sqrt{2})^2} = \frac{1}{2} \implies a^2 + c^2 = 32 \cdot \frac{1}{2} = 16 \quad (3) \] Теперь имеем систему из трех уравнений: 1. \( a^2 + b^2 + c^2 = 32 \) (1) 2. \( a^2 + b^2 = 24 \) (2) 3. \( a^2 + c^2 = 16 \) (3) Из уравнения (2) выразим \( c^2 \): \[ c^2 = 32 - (a^2 + b^2) = 32 - 24 = 8 \quad (4) \] Из уравнения (3) выразим \( b^2 \): \[ b^2 = 32 - (a^2 + c^2) = 32 - 16 = 16 \quad (5) \] Таким образом, имеем \( b^2 = 16 \), следовательно \( b = 4 \). Теперь подставим это значение в (2) для нахождения \( a^2 \): \[ a^2 + 4^2 = 24 \implies a^2 + 16 = 24 \implies a^2 = 8 \implies a = 2\sqrt{2} \] Теперь используем (4) для нахождения \( c \): \[ c^2 = 8 \implies c = 2\sqrt{2} \] Таким образом, размеры параллелепипеда: \( a = 2\sqrt{2} \), \( b = 4 \), \( c = 2\sqrt{2} \). Грань с размерами \( b \) и \( c \) (т.е. сторона 4 и сторона \( 2\sqrt{2} \)) подтверждает, что одна из боковых граней квадратная (с равными длинами). Б. Найдем объем параллелепипеда: \[ V = abc = (2\sqrt{2}) \cdot 4 \cdot (2\sqrt{2}) = 2\sqrt{2} \cdot 4 \cdot 2\sqrt{2} = 16 \] Таким образом, объем параллелепипеда равен \( 16 \) единицам кубическим.