Чтобы найти длины сторон прямоугольника при известных периметре и длине диагонали, используем следующие обозначения и формулы.
Обозначим длины сторон прямоугольника как (a) и (b).
Периметр прямоугольника выражается формулой:
[ P = 2(a + b) ]
Из условия задачи известно, что ( P = 42 ) см. Подставим это значение в формулу:
[ 2(a + b) = 42 ]
Разделим обе части уравнения на 2:
[ a + b = 21 ] (\quad) (уравнение 1)
Длина диагонали прямоугольника можно найти с помощью теоремы Пифагора:
[ d = \sqrt{a^2 + b^2} ]
Из условия задачи известно, что ( d = 15 ) см. Подставим это значение в формулу:
[ 15 = \sqrt{a^2 + b^2} ]
Возведем обе части уравнения в квадрат:
[ 15^2 = a^2 + b^2 ]
[ 225 = a^2 + b^2 ] (\quad) (уравнение 2)
Теперь у нас есть две системы уравнений:
[ \begin{cases}
a + b = 21 \
a^2 + b^2 = 225
\end{cases} ]
Решим эту систему уравнений. Из уравнения 1 выразим ( b ) через ( a ):
[ b = 21 - a ]
Подставим это выражение в уравнение 2:
[ a^2 + (21 - a)^2 = 225 ]
Раскроем скобки и упростим уравнение:
[ a^2 + (21 - a)^2 = a^2 + 441 - 42a + a^2 = 225 ]
[ 2a^2 - 42a + 441 = 225 ]
Перенесем 225 в левую часть уравнения:
[ 2a^2 - 42a + 216 = 0 ]
Разделим уравнение на 2:
[ a^2 - 21a + 108 = 0 ]
Решим квадратное уравнение методом дискриминанта. Дискриминант ((D)) для уравнения ( ax^2 + bx + c = 0 ) равен:
[ D = b^2 - 4ac ]
Для нашего уравнения ( a = 1 ), ( b = -21 ), ( c = 108 ):
[ D = (-21)^2 - 4 \cdot 1 \cdot 108 ]
[ D = 441 - 432 ]
[ D = 9 ]
Теперь найдем корни уравнения:
[ a{1,2} = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a} ]
[ a{1,2} = \frac{21 \pm \sqrt{9}}{2} ]
[ a_{1,2} = \frac{21 \pm 3}{2} ]
Найдем значения ( a ):
[ a_1 = \frac{21 + 3}{2} = \frac{24}{2} = 12 ]
[ a_2 = \frac{21 - 3}{2} = \frac{18}{2} = 9 ]
Соответственно, для каждого значения ( a ) найдем ( b ) из уравнения ( b = 21 - a ):
Если ( a = 12 ), то:
[ b = 21 - 12 = 9 ]
Если ( a = 9 ), то:
[ b = 21 - 9 = 12 ]
Таким образом, длины сторон прямоугольника равны 12 см и 9 см.