Рассмотрим прямоугольный треугольник с гипотенузой (c = 25) см и высотой (h = 12) см, проведенной из вершины прямого угла к гипотенузе. Нам нужно найти длины катетов треугольника, а также отрезки, на которые высота разбивает гипотенузу.
- Длина катетов
Пусть (a) и (b) — длины катетов треугольника. Согласно теореме Пифагора:
[
a^2 + b^2 = c^2
]
Подставим известное значение гипотенузы:
[
a^2 + b^2 = 25^2 = 625
]
- Отрезки гипотенузы
Высота (h) разбивает гипотенузу на два отрезка (d) и (e), такие что (d + e = c). Высота в прямоугольном треугольнике также связана с отрезками гипотенузы следующим соотношением:
[
h^2 = d \cdot e
]
Подставим известное значение высоты:
[
12^2 = d \cdot e \quad \Rightarrow \quad 144 = d \cdot e
]
Теперь у нас есть две системы уравнений:
[
1) \quad d + e = 25
]
[
2) \quad d \cdot e = 144
]
Решим систему уравнений. Из первого уравнения выразим (e):
[
e = 25 - d
]
Подставим это выражение во второе уравнение:
[
d \cdot (25 - d) = 144
]
Раскроем скобки и приведем к квадратному уравнению:
[
25d - d^2 = 144 \quad \Rightarrow \quad d^2 - 25d + 144 = 0
]
Решим это квадратное уравнение по формуле:
[
d = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}
]
где (a = 1), (b = -25), (c = 144):
[
d = \frac{25 \pm \sqrt{25^2 - 4 \cdot 1 \cdot 144}}{2 \cdot 1} = \frac{25 \pm \sqrt{625 - 576}}{2} = \frac{25 \pm \sqrt{49}}{2}
]
[
d = \frac{25 \pm 7}{2}
]
Получаем два решения:
[
d_1 = \frac{32}{2} = 16, \quad d_2 = \frac{18}{2} = 9
]
Следовательно, отрезки гипотенузы равны 16 см и 9 см.
- Катеты треугольника
Теперь вернемся к уравнению для катетов:
[
a^2 + b^2 = 625
]
Мы знаем, что высота из вершины прямого угла, опущенная на гипотенузу, разбивает гипотенузу на отрезки, произведение которых равно квадрату высоты. Поскольку (d = 16) и (e = 9), мы можем сказать, что (a) и (b) являются корнями квадратного уравнения:
[
x^2 - (d + e)x + de = 0
]
Таким образом, находим катеты:
[
x^2 - 25x + 144 = 0
]
Это уравнение совпадает с уравнением для отрезков, значит (a = 16) см и (b = 9) см (или наоборот).
Итак, длины катетов прямоугольного треугольника равны 16 см и 9 см, а высота разбивает гипотенузу на отрезки длиной 16 см и 9 см соответственно.