Question

В прямоугольный треугольник с гипотенузой 16 см и углом 60 градусов вписан прямоугольник, основа которого лежить на гипотенузе .
Найти размеры прямоугольника , чтобы его площа была наибольшей.

Answer 1

Для решения данной задачи, нам потребуются знания о треугольниках и прямоугольниках, а также навыки работы с исследованием функций.

Давайте разберемся, как можно найти наибольшую площадь прямоугольника, вписанного в данный треугольник.

1. Нарисуем прямоугольный треугольник и вписанный в него прямоугольник:

_______________
| |
| |
| |
|______ |
| | |
|______| |


2. Нам известно, что угол в треугольнике равен 60 градусам, а гипотенуза равна 16 см.

_______16______
|\ \
| \ \
| \ 60° \
| \ \
| \ \
|____\______ \
r \

Здесь "r" - это радиус вписанной окружности.

3. Далее, если мы проведем радиусы вписанной окружности к дополнительным точкам на гипотенузе треугольника, мы получим прямоугольник.

_______16______
|\ \
| \ \
| \ 60° \
| \ \
c|r \a \
|____\______ \
r \
| | b \

Здесь "a" и "b" являются сторонами прямоугольника, а "c" - высота прямоугольника.

4. Обозначим стороны прямоугольника "a" и "b", а высоту прямоугольника "c".

5. Также заметим, что у нас есть соотношение между стороной прямоугольника "a" и радиусом "r":
a + r = 16

6. Зная всю эту информацию, мы можем найти площадь прямоугольника.

7. Площадь прямоугольника равна произведению его сторон:
S = a * c

Выразим сторону прямоугольника "a" через сторону "b" и радиус "r":
a = 16 - r

Тогда площадь прямоугольника сводится к одной переменной:
S = (16 - r) * c

8. Чтобы найти наибольшую площадь, возьмем производную от этой функции и приравняем ее к нулю. Найдем r.

dS/dr = -c + 16 = 0

16 = c

Из этого следует, что для максимальной площади прямоугольника, его высота должна быть равна 16 см.

9. Теперь мы можем найти сторону прямоугольника "a" используя уравнение:
a = 16 - r
a = 16 - 16
a = 0

Так как сторона "a" равна нулю, то прямоугольник является квадратом.

10. Тогда сторона "b" также будет равна 16 см.

Итак, размеры прямоугольника, при которых его площадь будет наибольшей, - это квадрат со сторонами 16 см.