Для решения данной задачи начнем с анализа геометрической фигуры, которая представляет собой равнобедренную трапецию. В такой трапеции боковые стороны равны, а углы между диагональю и большим основанием равны 45 градусов.
Пусть (AB) и (CD) — основания трапеции, причем (AB > CD), и пусть (BC) и (AD) — боковые стороны. Диагональ (AC) равна 10 см и образует угол 45 градусов с основанием (AB).
Из свойства трапеции и того, что угол между диагональю и большим основанием равен 45 градусов, следует, что треугольник (ABC) является равнобедренным прямоугольным треугольником (угол (BAC) равен 45 градусов, и угол (BCA) тоже равен 45 градусов).
В равнобедренном прямоугольном треугольнике катеты равны, а гипотенуза — это диагональ трапеции, равная 10 см. Таким образом, длина каждого катета (боковой стороны трапеции и меньшего основания) равна:
[ BC = AC \cdot \cos(45^\circ) = 10 \cdot \frac{\sqrt{2}}{2} = 5\sqrt{2} \text{ см} ]
Так как (BC) теперь известна, и она равна (CD), то (CD = 5\sqrt{2} \text{ см}).
Средняя линия трапеции, которая соединяет середины боковых сторон, по определению равна полусумме длин оснований. Поскольку (AB) больше (CD) на величину, равную удвоенной длине проекции боковой стороны на большее основание:
[ AB = CD + 2 \cdot BC \cdot \sin(45^\circ) = 5\sqrt{2} + 2 \cdot 5\sqrt{2} \cdot \frac{\sqrt{2}}{2} = 5\sqrt{2} + 10 = 5\sqrt{2} + 10 ]
Тогда средняя линия (MN) трапеции равна:
[ MN = \frac{AB + CD}{2} = \frac{5\sqrt{2} + 10 + 5\sqrt{2}}{2} = \frac{10\sqrt{2} + 10}{2} = 5\sqrt{2} + 5 \text{ см} ]
Итак, средняя линия (MN) равна (5\sqrt{2} + 5) см.