Cho hình vuông \(ABCD\) cạnh \(y (cm)\). Điểm \(E\) thuộc cạnh \(AB\). Điểm \(G\) thuộc tia \(AD\) sao cho \(AG = AD +\displaystyle {3 \over 2}EB.\) Dựng hình chữ nhật \(GAEF.\)
Đặt \(EB = 2x (cm)\). Tính \(x\) và \(y\) để diện tích của hình chữ nhật bằng diện tích hình vuông và ngũ giác \(ABCFG\) có chu vi bằng \(100 + 4\sqrt {13}(cm) \)
Hướng dẫn giải
Sử dụng:
- Diện tích hình chữ nhật bằng tích hai kích thước của nó: \(S=a.b\)
Trong đó \(S\) là diện tích, \(a\) là chiều dài, \(b\) là chiều rộng của hình chữ nhật.
- Diện tích hình vuông bằng bình phương cạnh của nó: \(S={a^2}\)
- Định lý Pytago: Trong một tam giác vuông, bình phương của cạnh huyền bằng tổng các bình phương của hai cạnh góc vuông.
- Giải bài toán bằng cách lập hệ phương trình.
Lời giải chi tiết
Theo giả thiết ta có: EB = 2x (cm)
Điều kiện: y > 2x > 0
AE = AB – EB = y – 2x (cm)
AG = AD + DG \( = y + {3 \over 2}EB = y + {3 \over 2}.2x = y + 3x\) (cm)
Diện tích hình chữ nhật bằng diện tích hình vuông, ta có phương trình:
\(\left( {y - 2x} \right)\left( {y + 3x} \right) = {y^2}\)
Mặt khác theo định lí Pitago ta có:
\(FC = \sqrt {E{B^2} + D{G^2}} = \sqrt {4{x^2} + 9{x^2}} = x\sqrt {13} \) (cm)
Chu vi của ngũ giác ABCFG bằng:
\(\eqalign{
& AB + BC + CF + FG + GA \cr
& = AB + BC + CF + FG + GD + AD \cr
& = y + y + x\sqrt {13} + y - 2x + 3x + y \cr
& = x\left( {1 + \sqrt {13} } \right) + 4y \cr} \)
Chu vi ngũ giác bằng \(100 + 4\sqrt {13} \) (cm), ta có phương trình:
\(x\left( {1 + \sqrt {13} } \right) + 4y = 100 + 4\sqrt {13} \)
Ta có hệ phương trình:
\(\eqalign{
& \left\{ {\matrix{
{\left( {y - 2x} \right)\left( {y + 3x} \right) = {y^2}} \cr
{x\left( {1 + \sqrt {13} } \right) + 4y = 100 + 4\sqrt {13} } \cr
} } \right. \cr
& \Leftrightarrow \left\{ {\matrix{
{{y^2} + 3xy - 2xy - 6{x^2} = {y^2}} \cr
{\left( {1 + \sqrt {13} } \right)x + 4y = 100 + 4\sqrt {13} } \cr
} } \right. \cr
& \Leftrightarrow \left\{ {\matrix{
{xy - 6{x^2} = 0} \cr
{\left( {1 + \sqrt {13} } \right)x + 4y = 100 + 4\sqrt {13} } \cr
} } \right. \cr
& \Leftrightarrow \left\{ {\matrix{
{x\left( {y - 6x} \right) = 0} \cr
{\left( {1 + \sqrt {13} } \right)x + 4y = 100 + 4\sqrt {13} } \cr
} } \right. \cr
& \Leftrightarrow \left\{ {\matrix{
{y - 6x = 0} \cr
{\left( {1 + \sqrt {13} } \right)x + 4y = 100 + 4\sqrt {13} } \cr
} } \right. \cr
& \Leftrightarrow \left\{ {\matrix{
{y = 6x} \cr
{\left( {1 + \sqrt {13} } \right)x + 4.6x = 100 + 4\sqrt {13} } \cr
} } \right. \cr
& \Leftrightarrow \left\{ {\matrix{
{y = 6x} \cr
{\left( {25 + \sqrt {13} } \right)x = 100 + 4\sqrt {13} } \cr
} } \right. \cr
& \Leftrightarrow \left\{ {\matrix{
{y = 6x} \cr
{x = {{4\left( {25 + \sqrt {13} } \right)} \over {25 + \sqrt {13} }}} \cr
} } \right. \cr
& \Leftrightarrow \left\{ {\matrix{
{y = 6x} \cr
{x = 4} \cr
} } \right. \Leftrightarrow \left\{ {\matrix{
{y = 24} \cr
{x = 4} \cr} } \right. \cr} \)
Giá trị x = 4 và y = 24 thỏa mãn điều kiện bài toán.
Vậy x = 4 (cm); y = 24 (cm).
-- Mod Toán 9