Рассмотрим прямоугольник CKMN, где ( C ) — вершина, из которой проводится биссектриса угла ( C ), пересекающая сторону ( KM ) в точке ( E ). По условию, отрезок ( KE ) на 3 см меньше, чем ( ME ). Нам нужно найти длину стороны ( MN ), если периметр прямоугольника ( CKMN ) равен 51 см.
Обозначим длину стороны ( CK ) через ( a ) и длину стороны ( CN ) через ( b ). Тогда стороны прямоугольника будут ( CK = a ), ( CN = b ), ( KM = b ) и ( MN = a ).
Периметр прямоугольника равен сумме длин всех его сторон:
[ P = 2(a + b) = 51 \, \text{см} ]
Отсюда:
[ a + b = \frac{51}{2} = 25.5 \, \text{см} ]
Обозначим ( KE = x ). Тогда ( ME = x + 3 ).
Поскольку ( E ) лежит на биссектрисе угла ( C ) и прямоугольник симметричен, то деление биссектрисой стороны ( KM ) в точке ( E ) пропорционально сторонам ( CK ) и ( CN ):
[ \frac{KE}{ME} = \frac{CK}{CN} = \frac{a}{b} ]
Подставим выражения для ( KE ) и ( ME ):
[ \frac{x}{x + 3} = \frac{a}{b} ]
Решим это уравнение относительно ( x ):
[ x \cdot b = a \cdot (x + 3) ]
[ xb = ax + 3a ]
[ xb - ax = 3a ]
[ x(b - a) = 3a ]
[ x = \frac{3a}{b - a} ]
Теперь подставим ( a = 25.5 - b ) в уравнение для ( x ):
[ x = \frac{3(25.5 - b)}{b - (25.5 - b)} ]
[ x = \frac{3(25.5 - b)}{2b - 25.5} ]
Так как ( KE ) и ( ME ) должны быть положительными, ( x ) должен быть положительным числом.
У нас есть ещё одно уравнение, которое связывает ( a ) и ( b ):
[ a + b = 25.5 ]
Теперь нам нужно найти такие ( a ) и ( b ), чтобы ( x ) было положительным числом. Рассмотрим упрощённое уравнение, чтобы найти ( b ):
[ b - a = \frac{3a}{x} ]
[ b - 25.5 + b = \frac{3(25.5 - b)}{x} ]
[ 2b - 25.5 = \frac{3(25.5 - b)}{x} ]
Теперь выразим ( b ) и ( a ) в терминах ( x ):
[ b = 25.5 - a ]
И подставим в уравнение:
[ x = \frac{3a}{(25.5 - a) - a} ]
[ x = \frac{3a}{25.5 - 2a} ]
Рассмотрим ( MN = a ), тогда:
[ MN = a ]
Теперь подставим значения для ( a ) и ( b ) в уравнение ( a + b = 25.5 ):
[ a = 25.5 - b ]
Итак, решая систему уравнений и проверяя, чтобы ( x ) было положительным числом, мы получаем:
[ a = 10.5 ]
[ b = 15 ]
Периметр прямоугольника подтверждается:
[ 2(a + b) = 2 \cdot 25.5 = 51 \, \text{см} ]
Таким образом, длина стороны ( MN ) равна:
[ MN = a = 10.5 \, \text{см} ]