Ниже подробные решения задач 4–6 с пошаговыми объяснениями.
Общая формула
Для параллелограмма с сторонами a и b и внутренним углом между ними θ диагонали удовлетворяют:
d1^2 = a^2 + b^2 + 2ab cos θ
d2^2 = a^2 + b^2 - 2ab cos θ
где d1 и d2 — длины diagonалов (плюс/минус зависят от знака cos θ и выбора диагонали).
Задача 4
Условия: стороны 5 см и 2√2 см, один угол 45°. cos 45° = √2/2.
- a = 5, b = 2√2, θ = 45°, cos θ = √2/2.
- a^2 = 25, b^2 = (2√2)^2 = 8. a^2 + b^2 = 33.
- 2ab cos θ = 2 · 5 · 2√2 · (√2/2) = 20√2 · (√2/2) = 20·2/2 = 20.
- d1^2 = 33 + 20 = 53 → d1 = √53 см.
- d2^2 = 33 - 20 = 13 → d2 = √13 см.
Численно:
- Первая диагональ: √53 ≈ 7.28 см
- Вторая диагональ: √13 ≈ 3.61 см
Ответ: диагонали параллелограмма равны √53 см и √13 см.
Задача 5
Условия: стороны 4 см и 3 см, один угол 150°. cos 150° = cos(180°−30°) = −cos 30° = −√3/2.
- a = 4, b = 3, θ = 150°, cos θ = −√3/2.
- a^2 = 16, b^2 = 9. a^2 + b^2 = 25.
- 2ab cos θ = 2 · 4 · 3 · (−√3/2) = 24 · (−√3/2) = −12√3.
- d1^2 = 25 − 12√3 → d1 = √(25 − 12√3) см.
- d2^2 = 25 − (−12√3) = 25 + 12√3 → d2 = √(25 + 12√3) см.
Численно:
- d1 ≈ √(25 − 20.784) ≈ √4.216 ≈ 2.054 см
- d2 ≈ √(25 + 20.784) ≈ √45.784 ≈ 6.768 см
Ответ: диагонали равны √(25 − 12√3) см и √(25 + 12√3) см (приближённо 2.054 см и 6.768 см).
Задача 6
Условия: равнобочная трапеция with основания 7 см и 9 см и острый угол 60°.
Обозначим основание AB = 9 (нижнее), CD = 7 (верхнее). Пусть AD = BC = ℓ — боковые стороны.
- Разность оснований: AB − CD = 9 − 7 = 2.
- В равнобочной трапеции горизонтальный «перекос» каждого бокового ребра равен x = (AB − CD)/2 = 1.
- Угол между основанием AB и боковым ребром AD равен α = 60°. Тогда
ℓ cos α = x → ℓ cos 60° = 1 → ℓ · (1/2) = 1 → ℓ = 2.
- Высота трапеции h = ℓ sin α = 2 · sin 60° = 2 · √3/2 = √3.
Координатный подход для диагонали: положим A = (0,0), B = (9,0). Так как x = 1 и высота h = √3, точки D и C равны D = (1, √3), C = (1 + CD, √3) = (1 + 7, √3) = (8, √3).
Длина диагонали AC:
d^2 = (8 − 0)^2 + (√3 − 0)^2 = 64 + 3 = 67 → d = √67 см.
Ответ: диагональ равнобокой трапеции равна √67 см (приблизительно 8.19 см). Основания 7 и 9, острый угол 60°.
Итого:
- Задача 4: диагонали √53 см и √13 см (прибл. 7.28 см и 3.61 см).
- Задача 5: диагонали √(25 − 12√3) см и √(25 + 12√3) см (прибл. 2.054 см и 6.768 см).
- Задача 6: диагональ равнобокой трапеции √67 см (прибл. 8.19 см).