Геометрия. 7–9 классы · Атанасян, Бутузов и др.

Задание 872

Задачи повышенной трудности

Задача 1

Условие (кратко)

Докажите, что если сумма расстояний между серединами противоположных сторон выпуклого четырёхугольника равна половине его периметра, то это параллелограмм.

Решение

Дано: \(ABCD\) — выпуклый четырёхугольник, \(M\), \(N\) — середины \(AD\), \(BC\); \(K\), \(L\) — середины \(AB\), \(CD\); \(MN + KL = \dfrac{AB + BC + CD + DA}{2}\). Доказать: \(ABCD\) — параллелограмм.

  1. По задаче 871 (и замечанию к ней) всегда \(MN \le \dfrac{AB + CD}{2}\), причём равенство возможно только при \(AB \parallel CD\). Так же \(KL \le \dfrac{AD + BC}{2}\), и равенство возможно только при \(AD \parallel BC\).

  2. Сложим неравенства: \(MN + KL \le \dfrac{AB + CD}{2} + \dfrac{AD + BC}{2}\) — половина периметра.

  3. По условию получилось равенство. Сумма двух чисел, каждое из которых не больше своей границы, равна сумме границ, только если оба неравенства — равенства. Значит, \(MN = \dfrac{AB + CD}{2}\) и \(KL = \dfrac{AD + BC}{2}\).

  4. Отсюда \(AB \parallel CD\) и \(AD \parallel BC\): противоположные стороны попарно параллельны, \(ABCD\) — параллелограмм.

Ответ
Утверждение доказано, четырёхугольник — параллелограмм
Почему так

Каждый отрезок между серединами противоположных сторон не больше полусуммы двух других сторон, и равенство бывает только при их параллельности.

Подробнее — в теме «Средняя линия треугольника».

Условия задач приведены кратким пересказом. Полный текст — в учебнике «Геометрия. 7–9 классы» (Л. С. Атанасян, В. Ф. Бутузов, С. Б. Кадомцев, Э. Г. Позняк, И. И. Юдина; Просвещение, 2023, 2024).

Нашли ошибку?

Опечатка, неверный ответ, непонятное объяснение — напишите, что не так. Мы проверим и исправим.