ابتدا شکل داده شده را بهصورت زیر نامگذاری میکنیم.
چهارضلعی $EFGH$ مربع است. (چرا؟)
در چهارضلعی $EFGH$، بنابه فرض مسئله، سه زاویه قائمه هستند. چون مجموع زاویههای این چهارضلعی \(360\) درجه است پس اندازه زاویهٔ چهارم \(90\) درجه است. میدانیم اگر در یک چهارضلعی همهٔ زاویهها قائمه باشند آن چهارضلعی مستطیل است. پس $EFGH$ مستطیل است. از طرفی، چون طول و عرض $EFGH$ برابر \(7\) است پس $EFGH$ مربع است.
با بهکارگیری قضیهٔ فیثاغورس در مثلث $AEF$ داریم:
\[\begin{aligned}&AE^2+AF^2=EF^2\\&\Rightarrow AE^2+4^2=7^2\\&\Rightarrow AE^2+16=49\\&\Rightarrow AE^2=49-16\\&\Rightarrow AE^2=33\\&\Rightarrow AE=\sqrt{33}.\end{aligned}\]
چون $EFGH$ مربع است، پس $F\widehat{E}H=90^\circ$. بنابه رابطههای (۲) و (۳) داریم:
\[\begin{aligned}&A\widehat{E}F+F\widehat{E}H+D\widehat{E}H=180^\circ\\&\Rightarrow w+90^\circ+z=180^\circ\\&\Rightarrow w+z=180^\circ-90^\circ\\&\Rightarrow w+z=90^\circ.\end{aligned}\]
ابتدا ثابت میکنیم $E\widehat{F}A=z$.
بنابه فرض مسئله ($E\widehat{A}F=90^\circ$)، قضیهٔ مجموع زاویههای مثلث (در مثلث $AEF$)، و رابطهٔ \((2)\) داریم:
\[\begin{aligned}&E\widehat{A}F+A\widehat{E}F+E\widehat{F}A=180^\circ\\&\Rightarrow 90^\circ+w+E\widehat{F}A=180^\circ\\&\Rightarrow w+E\widehat{F}A=180^\circ-90^\circ\\&\Rightarrow w+E\widehat{F}A=90^\circ.\end{aligned}\]
از رابطهٔ بالا و رابطهٔ \((4)\) نتیجه میشود:
\[\left.\begin{aligned}w+E\widehat{F}A=90^\circ\\w+z=90^\circ\end{aligned}\right\}\Rightarrow E\widehat{F}A=z.\]
در ادامه ثابت میکنیم $E\widehat{H}D=w$.
بنابه فرض مسئله ($E\widehat{D}H=90^\circ$)، قضیهٔ مجموع زاویههای مثلث (در مثلث $DEH$)، و رابطهٔ \((3)\) داریم:
\[\begin{aligned}&E\widehat{D}H+D\widehat{E}H+E\widehat{H}D=180^\circ\\&\Rightarrow 90^\circ+z+E\widehat{H}D=180^\circ\\&\Rightarrow z+E\widehat{H}D=180^\circ-90^\circ\\&\Rightarrow z+E\widehat{H}D=90^\circ.\end{aligned}\]
از رابطهٔ بالا و رابطهٔ \((4)\) نتیجه میشود:
\[\left.\begin{aligned}z+E\widehat{H}D=90^\circ\\w+z=90^\circ\end{aligned}\right\}\Rightarrow E\widehat{H}D=w.\]
پس دو مثلث $AEF$ و $DHE$ در حالت زضز همنهشتاند. (چرا؟)
چون چهارضلعی $EFGH$ مربع است، پس $EF=EH$.
بنابه رابطههای \((3)\) و \((5)\) داریم $E\widehat{F}A=D\widehat{E}H=z$.
بنابه رابطههای \((2)\) و \((6)\) داریم $A\widehat{E}F=E\widehat{H}D=w$.
از همنهشتی دو مثلث $AEF$ و $DHE$ نتیجه میشود $AE=DH$. پس بنابه رابطهٔ \((1)\) و فرض مسئله داریم:
\[\left.\begin{aligned}AE=DH\\AE=\sqrt{33}\\DH=x\end{aligned}\right\}\Rightarrow x=\sqrt{33}.\]
اگر از $G$ خطی بر $AB$ عمود کنیم و پای عمود را $J$ بنامیم، آنگاه دو مثلث $AEF$ و $JFG$ در حالت ززض همنهشت هستند. (چرا؟)
$A\widehat{E}F=F\widehat{G}J=w$ (؟).
$E\widehat{A}F=G\widehat{J}F=90^\circ$.
$EF=FG$ (؟).
چون $BIGJ$ مستطیل است، پس
\[GI=JB=5\quad (8)\]
حال بنابه رابطههای (۷) و (۸) و با بهکارگیری قضیهٔ فیثاغورس در مثلث $BGJ$ داریم:
\[\begin{aligned}&y^2=GJ^2+JB^2\\&\Rightarrow y^2=4^2+5^2\\&\Rightarrow y^2=16+25\\&\Rightarrow y^2=41\\&\Rightarrow y=\sqrt{41}.\end{aligned}\]
\[\begin{aligned}xy&=\sqrt{33}\times\sqrt{41}\\&=\sqrt{33\times 41}\\&=\sqrt{1353}.\end{aligned}\]
بنابراین گزینهٔ ۱ درست است.