Для нахождения площади прямоугольника, когда известна одна сторона и угол между диагоналями, можно воспользоваться свойствами прямоугольника и тригонометрическими функциями.
Прямоугольник имеет две диагонали, которые равны между собой и пересекаются под прямым углом, т.е. они делят угол между собой пополам. Если угол между диагоналями равен 60 градусов, то каждая из половин этого угла составляет 30 градусов.
Пусть одна сторона прямоугольника равна ( a = 5 ) см, и пусть ( b ) — это другая сторона прямоугольника. Длину диагонали ( d ) можно выразить через стороны прямоугольника по теореме Пифагора:
[ d = \sqrt{a^2 + b^2} ]
Теперь рассмотрим треугольник, который образуется одной из сторон прямоугольника и половинами диагоналей. Этот треугольник будет равнобедренным, так как половины диагоналей равны. Угол между половинами диагоналей ( \theta = 30^\circ ). Используя определение косинуса угла в равнобедренном треугольнике, можно записать:
[ \cos(30^\circ) = \frac{a/2}{d/2} = \frac{a}{d} = \frac{5}{\sqrt{5^2 + b^2}} ]
Известно, что ( \cos(30^\circ) = \frac{\sqrt{3}}{2} ), тогда:
[ \frac{5}{\sqrt{25 + b^2}} = \frac{\sqrt{3}}{2} ]
Умножим обе стороны уравнения на ( \sqrt{25 + b^2} ) и решим для ( b ):
[ 5 = \frac{\sqrt{3}}{2} \sqrt{25 + b^2} ]
[ 10 = \sqrt{3} \sqrt{25 + b^2} ]
[ \frac{100}{3} = 25 + b^2 ]
[ b^2 = \frac{100}{3} - 25 = \frac{100 - 75}{3} = \frac{25}{3} ]
[ b = \sqrt{\frac{25}{3}} = \frac{5}{\sqrt{3}} = \frac{5\sqrt{3}}{3} \text{ см} ]
Теперь, зная обе стороны прямоугольника, можно найти площадь:
[ S = a \cdot b = 5 \cdot \frac{5\sqrt{3}}{3} = \frac{25\sqrt{3}}{3} \text{ см}^2 ]
Таким образом, площадь прямоугольника при данных условиях составляет ( \frac{25\sqrt{3}}{3} ) квадратных сантиметров.