Для того чтобы найти диагональ прямоугольного параллелепипеда, нужно воспользоваться свойствами его граней и диагоналей.
Обозначим стороны прямоугольного параллелепипеда как (a), (b) и (c). Тогда диагонали граней, имеющих общую вершину, имеют следующие выражения:
- ( \sqrt{a^2 + b^2} = 5 ) см,
- ( \sqrt{a^2 + c^2} = 2\sqrt{13} ) см,
- ( \sqrt{b^2 + c^2} = 3\sqrt{5} ) см.
Запишем эти уравнения в квадратном виде:
- ( a^2 + b^2 = 25 ),
- ( a^2 + c^2 = 52 ),
- ( b^2 + c^2 = 45 ).
Теперь у нас есть система уравнений:
- ( a^2 + b^2 = 25 ),
- ( a^2 + c^2 = 52 ),
- ( b^2 + c^2 = 45 ).
Для нахождения (a^2), (b^2) и (c^2) вычтем первое уравнение из второго:
[ (a^2 + c^2) - (a^2 + b^2) = 52 - 25 ]
[ c^2 - b^2 = 27 \quad \text{(уравнение 4)} ]
Вычтем третье уравнение из второго:
[ (a^2 + c^2) - (b^2 + c^2) = 52 - 45 ]
[ a^2 - b^2 = 7 \quad \text{(уравнение 5)} ]
Теперь у нас есть два новых уравнения:
- ( c^2 - b^2 = 27 ),
- ( a^2 - b^2 = 7 ).
Рассмотрим уравнение 4:
[ c^2 = b^2 + 27 ]
Подставим это значение в уравнение 2:
[ a^2 + (b^2 + 27) = 52 ]
[ a^2 + b^2 + 27 = 52 ]
[ a^2 + b^2 = 25 ]
Это уравнение совпадает с уравнением 1, что подтверждает нашу систему.
Теперь рассмотрим уравнение 5 и подставим ( b^2 ) из уравнения 1:
[ a^2 = b^2 + 7 ]
[ a^2 = 25 - a^2 + 7 ]
[ 2a^2 = 32 ]
[ a^2 = 16 ]
[ a = 4 \text{ (так как стороны положительные)} ]
Теперь найдем ( b^2 ):
[ b^2 = 25 - a^2 ]
[ b^2 = 25 - 16 ]
[ b^2 = 9 ]
[ b = 3 ]
И наконец, найдем ( c^2 ) из уравнения 2:
[ a^2 + c^2 = 52 ]
[ 16 + c^2 = 52 ]
[ c^2 = 36 ]
[ c = 6 ]
Теперь, когда мы знаем ( a = 4 ), ( b = 3 ) и ( c = 6 ), можем найти диагональ параллелепипеда ( d ) по формуле:
[ d = \sqrt{a^2 + b^2 + c^2} ]
[ d = \sqrt{4^2 + 3^2 + 6^2} ]
[ d = \sqrt{16 + 9 + 36} ]
[ d = \sqrt{61} ]
Таким образом, диагональ параллелепипеда равна ( \sqrt{61} ) см.