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

Задание 1376

Задачи повышенной трудности

Задача 1

Условие (кратко)

(Повышенной трудности, к главе XI.) Вершины четырёхугольника: A(x₁; y₁), B(x₂; y₂), C(x₃; y₃), D(x₄; y₄). Докажите, что ABCD — параллелограмм тогда и только тогда, когда x₁ + x₃ = x₂ + x₄ и y₁ + y₃ = y₂ + y₄.

Решение

Дано: четырёхугольник \(ABCD\), \(A(x_1; y_1)\), \(B(x_2; y_2)\), \(C(x_3; y_3)\), \(D(x_4; y_4)\). Доказать: \(ABCD\) — параллелограмм \(\iff\) \(x_1 + x_3 = x_2 + x_4\) и \(y_1 + y_3 = y_2 + y_4\).

  1. Середина \(E\) диагонали \(AC\) имеет координаты \(\left(\dfrac{x_1 + x_3}{2}; \dfrac{y_1 + y_3}{2}\right)\), середина \(F\) диагонали \(BD\) — \(\left(\dfrac{x_2 + x_4}{2}; \dfrac{y_2 + y_4}{2}\right)\). Поэтому данные равенства равносильны тому, что \(E\) и \(F\) — одна и та же точка, то есть середины диагоналей совпадают.

  2. Необходимость. Диагонали параллелограмма точкой пересечения делятся пополам, значит, их середины совпадают, и равенства выполнены.

  3. Достаточность. Пусть равенства выполнены. Тогда у диагоналей \(AC\) и \(BD\) общая середина \(E\), то есть диагонали пересекаются в точке \(E\) и делятся ею пополам. Четырёхугольник, диагонали которого пересекаются и точкой пересечения делятся пополам, — параллелограмм (признак параллелограмма; например, \(\triangle AEB = \triangle CED\) по двум сторонам и углу между ними, откуда \(AB = CD\) и \(AB \parallel CD\)).

Ответ
Утверждение доказано: равенства означают, что середины диагоналей AC и BD совпадают, а это признак параллелограмма
Почему так

Координаты середины отрезка — полусуммы координат концов, а четырёхугольник — параллелограмм ровно тогда, когда его диагонали делятся точкой пересечения пополам.

Подробнее — в теме «Простейшие задачи в координатах».

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.