Какое значение высоты, проведенной к основанию равнобедренного треугольника с периметром 60 см, обеспечит максимальную площадь этого треугольника?
Математика10 классОптимизация площади треугольникаравнобедренный треугольниквысотаоснованиепериметрмаксимальная площадьматематика 10 класс
Чтобы найти значение высоты, проведенной к основанию равнобедренного треугольника с заданным периметром, которое обеспечит максимальную площадь, мы можем воспользоваться следующими шагами:
1. Определение параметров треугольника:Площадь треугольника можно выразить через основание и высоту:
Площадь (S) = (a * h) / 2, где h – высота, проведенная к основанию a.
3. Выражение высоты через стороны:Для равнобедренного треугольника высоту можно выразить через боковую сторону b и основание a. Высота h делит основание a на две равные части, то есть:
Теперь подставим h в формулу площади:
S = (a * sqrt(b^2 - (a/2)^2)) / 2.
5. Заменим b через a:Из уравнения периметра можно выразить b:
b = (60 - a) / 2.
Теперь подставим b в формулу площади:
S = (a * sqrt(((60 - a) / 2)^2 - (a/2)^2)) / 2.
6. Найдем производную площади:Для нахождения максимума площади S, нам нужно найти производную S по a и приравнять её к нулю. Это даст нам значение a, при котором площадь максимальна.
7. Найдем высоту:После нахождения a, мы можем использовать его для вычисления b и, соответственно, h с помощью формулы h = sqrt(b^2 - (a/2)^2).
8. Итог:Для равнобедренного треугольника с фиксированным периметром максимальная площадь достигается, когда основание и боковые стороны равны, то есть треугольник становится равносторонним. В этом случае, если периметр равен 60 см, стороны будут равны 20 см. Высота равностороннего треугольника рассчитывается по формуле:
h = (sqrt(3) / 2) * a.
Подставив a = 20 см, получим h = (sqrt(3) / 2) * 20 = 10 * sqrt(3) см.
Таким образом, максимальная высота, проведенная к основанию равнобедренного треугольника с периметром 60 см, равна 10 * sqrt(3) см.