В квадрате отметили середины сторон и соединили соседние между собой отрезками. Докажите, что образованный четырёхугольник является квадратом.
от

1 Ответ

Дано:
Квадрат ABCD со стороной a. Середины сторон отмечены как M, N, P и Q.

Найти:
Доказать, что четырехугольник MNQP является квадратом.

Решение:
1. Определим координаты вершин квадрата ABCD:
   A(0, 0), B(a, 0), C(a, a), D(0, a).

2. Найдем координаты середины сторон:
   M – середина AB: M(a/2, 0).
   N – середина BC: N(a, a/2).
   P – середина CD: P(a/2, a).
   Q – середина DA: Q(0, a/2).

3. Теперь найдем длины сторон четырехугольника MNQP:
   - Длина MN:
     MN = √((a - a/2)² + (a/2 - 0)²) = √((a/2)² + (a/2)²) = √(a²/4 + a²/4) = √(a²/2) = (a√2)/2.
   
   - Длина NP:
     NP = √((a/2 - a)² + (a - a/2)²) = √((-a/2)² + (a/2)²) = √(a²/4 + a²/4) = √(a²/2) = (a√2)/2.
   
   - Длина PQ:
     PQ = √((a/2 - 0)² + (a/2 - a)²) = √((a/2)² + (-a/2)²) = √(a²/4 + a²/4) = √(a²/2) = (a√2)/2.
   
   - Длина QM:
     QM = √((0 - a/2)² + (0 - a/2)²) = √((-a/2)² + (a/2)²) = √(a²/4 + a²/4) = √(a²/2) = (a√2)/2.

4. Все стороны MN, NP, PQ и QM равны (равны (a√2)/2).

5. Теперь найдем углы четырехугольника MNQP:
   - Угол между MN и NP можно найти, используя координаты:
     Вектор MN = (a/2 - a, 0 - a/2) = (-a/2, -a/2).
     Вектор NP = (a/2 - a, a - a/2) = (-a/2, a/2).
     
   - Используем скалярное произведение для нахождения косинуса угла между векторами:
     cos(θ) = (MN • NP) / (|MN| * |NP|).
     
   - MN • NP = (-a/2)(-a/2) + (-a/2)(a/2) = a²/4 - a²/4 = 0.
   - Это означает, что угол между MN и NP равен 90°.
   
6. Поскольку все стороны равны и все углы равны 90°, четырехугольник MNQP является квадратом.

Ответ:
Четырехугольник MNQP является квадратом.
от