Чтобы найти площадь ромба, мы можем использовать формулу, основанную на его диагоналях. Площадь ромба ( S ) равна половине произведения его диагоналей:
[ S = \frac{d_1 \cdot d_2}{2}, ]
где ( d_1 ) и ( d_2 ) — длины диагоналей.
У нас есть следующие данные:
- Сторона ромба ( a = 15 ) см.
- Сумма диагоналей: ( d_1 + d_2 = 42 ) см.
Диагонали ромба пересекаются под прямым углом и делятся пополам в точке пересечения. Это означает, что каждая диагональ образует два прямоугольных треугольника с половинами диагоналей в качестве катетов и стороной ромба в качестве гипотенузы. Таким образом, для каждой диагонали можно записать уравнение:
[ \left( \frac{d_1}{2} \right)^2 + \left( \frac{d_2}{2} \right)^2 = a^2. ]
Подставим известные значения:
[ \left( \frac{d_1}{2} \right)^2 + \left( \frac{d_2}{2} \right)^2 = 15^2. ]
Упростим уравнение:
[ \frac{d_1^2}{4} + \frac{d_2^2}{4} = 225. ]
Умножим всё уравнение на 4, чтобы избавиться от дробей:
[ d_1^2 + d_2^2 = 900. ]
Теперь у нас есть система уравнений:
- ( d_1 + d_2 = 42 ).
- ( d_1^2 + d_2^2 = 900 ).
Чтобы решить систему, выразим ( d_1 ) из первого уравнения:
[ d_1 = 42 - d_2. ]
Подставим это выражение во второе уравнение:
[ (42 - d_2)^2 + d_2^2 = 900. ]
Раскроем скобки:
[ 1764 - 84d_2 + d_2^2 + d_2^2 = 900. ]
Соберем подобные члены:
[ 2d_2^2 - 84d_2 + 864 = 0. ]
Разделим все уравнение на 2:
[ d_2^2 - 42d_2 + 432 = 0. ]
Решим квадратное уравнение с помощью дискриминанта. Найдем дискриминант ( D ):
[ D = b^2 - 4ac = (-42)^2 - 4 \times 1 \times 432. ]
[ D = 1764 - 1728 = 36. ]
Теперь найдем корни уравнения:
[ d_2 = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a} = \frac{42 \pm 6}{2}. ]
Получим два возможных значения для ( d_2 ):
- ( d_2 = \frac{42 + 6}{2} = 24 ).
- ( d_2 = \frac{42 - 6}{2} = 18 ).
Таким образом, возможные значения диагоналей ( d_1 ) и ( d_2 ) — это 24 и 18 см.
Теперь вычислим площадь ромба:
[ S = \frac{d_1 \cdot d_2}{2} = \frac{24 \cdot 18}{2} = \frac{432}{2} = 216 \, \text{см}^2. ]
Итак, площадь ромба составляет 216 квадратных сантиметров.