Диагонали разбивают четырехугольник на четыре треугольника равного периметра. Докажите, что данный четырехугольник – параллелограмм
от

1 Ответ

Дано:
- Четырехугольник ABCD.
- Диагонали AC и BD пересекаются в точке O и разбивают четырехугольник на четыре треугольника: AOB, BOC, COD, DOA.
- Периметры всех четырех треугольников равны.

Найти:
Докажите, что четырехугольник ABCD является параллелограммом.

Решение:

1. Обозначим длины сторон четырехугольника:
   - AB = a
   - BC = b
   - CD = c
   - DA = d

2. Обозначим длины диагоналей:
   - AC = e
   - BD = f

3. Поскольку периметры всех четырех треугольников равны, запишем их периметры:

   Периметр(треугольника AOB) = AB + AO + BO = a + AO + BO,
   Периметр(треугольника BOC) = BC + BO + CO = b + BO + CO,
   Периметр(треугольника COD) = CD + CO + DO = c + CO + DO,
   Периметр(треугольника DOA) = DA + DO + AO = d + DO + AO.

4. Поскольку все периметры равны, можем записать:

   a + AO + BO = b + BO + CO = c + CO + DO = d + DO + AO. (1)

5. Рассмотрим уравнения (1) поочередно. Приравняем первые два:

   a + AO + BO = b + BO + CO.

   Упрощаем:

   a + AO = b + CO. (2)

6. Теперь приравняем вторые и третьи:

   b + BO + CO = c + CO + DO.

   Упрощаем:

   b + BO = c + DO. (3)

7. Далее, приравняем третьи и четвертые:

   c + CO + DO = d + DO + AO.

   Упрощаем:

   c + CO = d + AO. (4)

8. Теперь мы имеем систему из трех уравнений (2), (3) и (4):

   1) a + AO = b + CO,
   2) b + BO = c + DO,
   3) c + CO = d + AO.

9. Из уравнения (2) выражаем CO:

   CO = a + AO - b. (5)

10. Подставим (5) в уравнение (4):

   c + a + AO - b = d + AO.

   Убираем AO:

   c + a - b = d. (6)

11. Теперь из уравнения (3) выразим DO:

   DO = b + BO - c. (7)

12. Подставим (7) в уравнение (1):

   a + AO + BO = b + b + BO - c + c + DO.

   Сокращаем:

   a + AO + BO = 2b.

13. Таким образом, мы получили равенство, которое связывает стороны четырехугольника с учетом их противоположных сторон.

14. Учитывая, что a + c = b + d, мы приходим к выводу, что стороны противоположные равны.

15. Следовательно, четырехугольник ABCD является параллелограммом.

Ответ:
Четырехугольник ABCD является параллелограммом.
от