Questions: 다음 그림의 어두운 사각형은 직사각형이고, 나머지 4 개의 사각형은 정사각형이다. 4 개의 정사각형의 둘레의 길이의 합이 80 이고, 4 개의 정사각형과 어두운 직사각형의 넓이의 총합이 140 이다. 어두운 사각형의 이웃한 두 변의 길이를 각각 x, y 라 할 때, x^3+y^3 의 값을 구하시오. [4점]
Transcript text: 9. 다음 그림의 어두운 사각형은 직사각형이고, 나머지 4 개의 사각형은 정사각형이다.
4 개의 정사각형의 둘레의 길이의 합이 80 이고, 4 개의 정사각형과 어두운 직사각형의 넓이의 총합이 140 이다. 어두운 직사각형의 이웃한 두 변의 길이를 각각 $x, y$ 라 할 때, $x^{3}+y^{3}$ 의 값을 구하시오. [4점]
Solution
Solution Steps
Step 1: Understand the Problem
The problem involves a cross-shaped figure composed of 5 rectangles: 1 central rectangle and 4 identical surrounding rectangles. We are given:
The sum of the perimeters of the 4 identical rectangles is 80.
The total area of the 5 rectangles is 140.
We need to find \( x^3 + y^3 \) where \( x \) and \( y \) are the lengths of the sides of the central rectangle.
Step 2: Define Variables
Let:
\( a \) and \( b \) be the dimensions of the central rectangle.
\( x \) and \( y \) be the dimensions of each of the 4 identical rectangles.
Step 3: Set Up Equations
The perimeter of one identical rectangle is \( 2(x + y) \). Since the sum of the perimeters of the 4 rectangles is 80:
\[
4 \times 2(x + y) = 80 \implies 8(x + y) = 80 \implies x + y = 10
\]
The area of the central rectangle is \( ab \), and the area of one identical rectangle is \( xy \). The total area of the 5 rectangles is 140:
\[
ab + 4xy = 140
\]
Step 4: Solve for \( x \) and \( y \)
From the equation \( x + y = 10 \), we can express \( y \) in terms of \( x \):
\[
y = 10 - x
\]
Step 5: Substitute and Solve for \( ab \)
Substitute \( y = 10 - x \) into the area equation:
\[
ab + 4x(10 - x) = 140 \implies ab + 40x - 4x^2 = 140
\]
Step 6: Find \( x^3 + y^3 \)
Using the identity for the sum of cubes:
\[
x^3 + y^3 = (x + y)(x^2 - xy + y^2)
\]
Since \( x + y = 10 \):
\[
x^3 + y^3 = 10(x^2 - xy + y^2)
\]