Пусть меньшее основание прямоугольника равно \( a \), а большее основание — \( b \). Тогда по теореме Пифагора для диагонали, равной 20, мы имеем:
\[ a^2 + b^2 = 20^2 = 400. \]
Также по условию заданы изменения сторон:
- Меньшая сторона увеличивается на 4: \( a + 4 \).
- Большая сторона уменьшается на 4: \( b - 4 \).
Согласно условию, диагональ не изменится, тогда новое уравнение будет:
\[ (a + 4)^2 + (b - 4)^2 = 400. \]
Раскроим скобки во втором уравнении:
\[ (a^2 + 8a + 16) + (b^2 - 8b + 16) = 400. \]
Подставим \( a^2 + b^2 = 400 \):
\[ 400 + 8a - 8b + 32 = 400. \]
Упростим это уравнение:
\[ 8a - 8b + 32 = 0. \]
Сократим на 8:
\[ a - b + 4 = 0, \] что эквивалентно
\[ a - b = -4, \] или
\[ a = b - 4. \]
Теперь подставим \( a = b - 4 \) в уравнение \( a^2 + b^2 = 400 \):
\[ (b - 4)^2 + b^2 = 400. \]
Раскроем скобки:
\[ b^2 - 8b + 16 + b^2 = 400. \]
Соберем подобные:
\[ 2b^2 - 8b + 16 = 400. \]
Упростим уравнение:
\[ 2b^2 - 8b - 384 = 0. \]
Разделим на 2:
\[ b^2 - 4b - 192 = 0. \]
Решим это квадратное уравнение по формуле:
\[ b = \frac{-B \pm \sqrt{B^2 - 4AC}}{2A} = \frac{4 \pm \sqrt{(-4)^2 - 4 \cdot 1 \cdot (-192)}}{2 \cdot 1} = \frac{4 \pm \sqrt{16 + 768}}{2} = \frac{4 \pm \sqrt{784}}{2}. \]
Поскольку \( \sqrt{784} = 28 \), получаем:
\[ b = \frac{4 \pm 28}{2}. \]
Рассмотрим два случая:
- \( b = \frac{32}{2} = 16 \)
- \( b = \frac{-24}{2} = -12 \) (это невозможно, так как длины сторон не могут быть отрицательными)
Следовательно, \( b = 16 \). Теперь найдем \( a \):
\[ a = b - 4 = 16 - 4 = 12. \]
Таким образом, стороны прямоугольника равны \( 12 \) и \( 16 \).