Для нахождения средней линии равнобедренной трапеции необходимо воспользоваться теоремой косинусов. Обозначим среднюю линию как ( x ).
Так как один из углов равен 60 градусов, то другой угол также равен 60 градусов, так как сумма углов трапеции составляет 360 градусов.
Теперь разобьем трапецию на два равнобедренных треугольника, проведя высоту из вершины с углом 60 градусов к основанию. Получим два равнобедренных треугольника с углом 60 градусов и основаниями 4 см и ( \frac{x}{2} ) см.
Применяя теорему косинусов к одному из этих треугольников, получим:
[ \cos 60^\circ = \frac{4^2 + \left(\frac{x}{2}\right)^2 - x^2}{2 \cdot 4 \cdot \frac{x}{2}} ]
[ \frac{1}{2} = \frac{16 + \frac{x^2}{4} - x^2}{4x} ]
[ \frac{1}{2} = \frac{16 + x^2 - 4x^2}{4x} ]
[ 2x = 16 + x^2 - 4x^2 ]
[ 2x = 16 + x^2 - 4x^2 ]
[ 0 = x^2 - 6x - 16 ]
[ x^2 - 6x - 16 = 0 ]
[ (x - 8)(x + 2) = 0 ]
[ x = 8 \text{ или } x = -2 ]
Так как длина стороны не может быть отрицательной, то средняя линия трапеции равна 8 см.