Чтобы найти катеты прямоугольного треугольника, где один катет меньше другого на 4 см, а гипотенуза равна 20 см, можно использовать теорему Пифагора. Согласно этой теореме, в прямоугольном треугольнике квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов. Обозначим катеты как ( a ) и ( b ), где ( a < b ) и ( b = a + 4 ).
Теорема Пифагора в этом случае имеет вид:
[
a^2 + b^2 = 20^2
]
Подставим ( b = a + 4 ) в уравнение:
[
a^2 + (a + 4)^2 = 400
]
Раскроем скобки:
[
a^2 + (a^2 + 8a + 16) = 400
]
Объединим и упростим уравнение:
[
2a^2 + 8a + 16 = 400
]
Вычтем 400 из обеих частей уравнения:
[
2a^2 + 8a + 16 - 400 = 0
]
[
2a^2 + 8a - 384 = 0
]
Разделим все уравнение на 2, чтобы упростить его:
[
a^2 + 4a - 192 = 0
]
Теперь решим квадратное уравнение. Для этого найдем корни с помощью дискриминанта. Дискриминант ( D ) вычисляется по формуле:
[
D = b^2 - 4ac
]
где ( b = 4 ), ( a = 1 ), ( c = -192 ). Подставим значения:
[
D = 4^2 - 4 \cdot 1 \cdot (-192) = 16 + 768 = 784
]
Поскольку дискриминант положителен, у уравнения два действительных корня. Найдем их:
[
a_{1,2} = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a}
]
[
a_{1,2} = \frac{-4 \pm \sqrt{784}}{2}
]
[
a_{1,2} = \frac{-4 \pm 28}{2}
]
Получаем два значения для ( a ):
[
a_1 = \frac{24}{2} = 12
]
[
a_2 = \frac{-32}{2} = -16
]
Поскольку длина катета не может быть отрицательной, принимаем ( a = 12 ).
Теперь найдем ( b ):
[
b = a + 4 = 12 + 4 = 16
]
Таким образом, катеты прямоугольного треугольника равны 12 см и 16 см.