Для решения задачи необходимо воспользоваться известными формулами для правильного многоугольника.
Пусть ( n ) - количество сторон правильного многоугольника, ( R ) - радиус описанной окружности, и ( r ) - радиус вписанной окружности. Для правильного многоугольника со стороной ( a ) и количеством сторон ( n ) существуют следующие соотношения:
Радиус описанной окружности:
[ R = \frac{a}{2 \sin\left(\frac{\pi}{n}\right)} ]
Радиус вписанной окружности:
[ r = \frac{a}{2 \tan\left(\frac{\pi}{n}\right)} ]
По условию задачи нам даны:
[ R = 8 \, \text{см} ]
[ r = 4 \sqrt{3} \, \text{см} ]
Подставим ( R ) и ( r ) в соответствующие формулы:
[ 8 = \frac{a}{2 \sin\left(\frac{\pi}{n}\right)} ]
[ 4 \sqrt{3} = \frac{a}{2 \tan\left(\frac{\pi}{n}\right)} ]
Из первой формулы выразим ( a ):
[ a = 16 \sin\left(\frac{\pi}{n}\right) ]
Подставим ( a ) во вторую формулу:
[ 4 \sqrt{3} = \frac{16 \sin\left(\frac{\pi}{n}\right)}{2 \tan\left(\frac{\pi}{n}\right)} ]
[ 4 \sqrt{3} = 8 \frac{\sin\left(\frac{\pi}{n}\right)}{\tan\left(\frac{\pi}{n}\right)} ]
Преобразуем:
[ 4 \sqrt{3} = 8 \sin\left(\frac{\pi}{n}\right) \cos\left(\frac{\pi}{n}\right) ]
[ 4 \sqrt{3} = 4 \sin\left(\frac{\pi}{n}\right) \cos\left(\frac{\pi}{n}\right) ]
Сократим на 4:
[ \sqrt{3} = \sin\left(\frac{\pi}{n}\right) \cos\left(\frac{\pi}{n}\right) ]
Используем формулу для произведения синуса и косинуса:
[ \sin\left(\frac{\pi}{n}\right) \cos\left(\frac{\pi}{n}\right) = \frac{1}{2} \sin\left(\frac{2\pi}{n}\right) ]
Тогда:
[ \sqrt{3} = \frac{1}{2} \sin\left(\frac{2\pi}{n}\right) ]
[ \sin\left(\frac{2\pi}{n}\right) = 2 \sqrt{3} ]
Мы знаем, что максимальное значение синуса равно 1, поэтому уравнение ( \sin\left(\frac{2\pi}{n}\right) = 2 \sqrt{3} ) имеет смысл только при ( \sin\left(\frac{2\pi}{n}\right) = \sqrt{3}/2 ).
Таким образом, ( \sin\left(\frac{2\pi}{n}\right) = \frac{\sqrt{3}}{2} ) достигает значения при:
[ \frac{2\pi}{n} = \frac{\pi}{3} ]
[ n = 6 ]
Теперь найдем сторону ( a ) многоугольника:
[ a = 16 \sin\left(\frac{\pi}{6}\right) ]
[ \sin\left(\frac{\pi}{6}\right) = \frac{1}{2} ]
[ a = 16 \cdot \frac{1}{2} = 8 \, \text{см} ]
Итак, сторона правильного шестиугольника равна 8 см, а количество сторон ( n = 6 ).