Plantea la expresión del área para el círculo: π*R2 = Ac, y de ahí puedes despejar para su radio: R = √(A/π) = √(25π/π) = √(25) = 5 m.
Luego, plantea un sistema de coordenadas OXY usual con origen de coordenadas en el centro del círculo, y tienes que:
x2 + y2 = 25 (1) es la ecuación de la circunferencia borde del círculo,
y = -5 (2) es la ecuación de la recta que contiene al lado horizontal inferior del cuadrado,
y = h (3) es la ecuación de la recta que contiene al lado horizontal superior del cuadrado (observa que h es la distancia entre dicho lado y el centro del círculo).
Luego, plantea la intersección del lado superior con la circunferencia, para ello sustituyes la expresión señalada (3) en la ecuación señalada (1), y queda:
x2 + h2 = 25, haces pasaje de término, y queda:
x2 = 25 - h2, haces pasaje de potencia como raíz, y tienes dos opciones:
x = -√(25 - h2), que es la abscisa del vértice superior izquierdo del cuadrado, que queda expresado: A(-√(25 - h2) , h);
x = √(25 - h2), que es la abscisa del vértice superior derecho del cuadrado, que queda expresado: B(√(25 - h2) , h);
luego, plantea la expresión de la distancia entre los dos vértices, desarrollas (te dejo la tarea), y tienes para la longitud del lado horizontal superior del cuadrado:
L = d(A,B), sustituyes la expresión del segundo miembro, y queda:
L = 2*√(25 - h2), elevas al cuadrado en ambos miembros, distribuyes la potencia y simplificas en el segundo miembro, y queda:
L2 = 4*(25 - h2) (4).
Luego, plantea la ecuación de la recta paralela al eje OY que pasa por el vértice superior derecho:
x = √(25 - h2) (5);
luego, plantea su intersección con el lado horizontal inferior cuya ecuación está señalada (2), y con la expresión señalada (5) tienes las coordenadas del punto:
C(√(25 - h2) , -5) que es el vértice inferior derecho del cuadrado.
Luego, plantea que la longitud de la diagonal del cuadrado es igual a la distancia que separa a los vértices A y A:
D = d(C,A), elevas al cuadrado en ambos miembros, y queda:
D2 = dC,A)2, sustituyes la expresión del cuadrado de la distancia entre los puntos A y C en el segundo miembro, y queda:
D2 = ( 2*√(25 - h2) )2 + ( h - (-5) )2, distribuyes la potencia en el primer término, resuelves signos en el argumento de la potencia en el segundo término, y queda:
D2 = 4*(25 - h2) + (h+5)2 (6).
Luego, plantea la relación entre el cuadrado de la longitud de la diagonal de un cuadrado y el cuadrado de la longitud de su lado:
D2 = 2*L2, sustituyes las expresiones señaladas (6) (4), y queda:
4*(25 - h2) + (h+5)2 = 8*(25 - h2), distribuyes y desarrollas en todos lso términos, y queda:
100 - 4*h2 + h2 + 10*h + 25 = 200 - 8*h2, haces pasajes de términos, reduces términos semejantes, ordenas términos, y queda:
5*h2 + 10*h - 75 = 0, divides en todos los términos de la ecuación por 5, y queda:
h2 + 2h - 15 = 0, que es una ecuación polinómica cuadrática cuyas soluciones son:
a)
h = -5, que no tiene sentido para este problema (recuerda que h expresa la distancia entre el lado horizontal superior del cuadrado y el centro del círculo);
b)
h = 3 m, que es la distancia entre el lado horizontal del cuadrado y el centro del círculo.
Luego, reemplazas el valor remarcado en la ecuación señalada (4), y queda:
L2 = 4*(25-32), resuelves el segundo miembro, y queda:
L2 = 64, haces pasaje de potencia como raíz, y queda:
L = 8 m, que es la longitud del lado del cuadrado.
Luego, plantea la expresión del área del cuadrado en función de su lado:
Ak = L2, luego reemplazas, resuelves, y queda:
Ak = 64 m2.
Espero haberte ayudado.