№831. Диагонали выпуклого четырёхугольника разбивают его на четыре треугольника, периметры которых равны. Докажите, что этот четырёхугольник — ромб.
Дано:
— выпуклый четырёхугольник,
периметры , , , равны
Доказать:
— ромб
Доказательство:
Обозначим , . Из равенства периметров треугольников и (сторона общая) и треугольников и (сторона общая):
Предположим, что . Опустим из точек и перпендикуляры на прямую ; хотя бы один из углов и не острый — пусть это угол (они смежные).
Тогда основание перпендикуляра лежит по ту же сторону от , что и точка , поэтому , и по теореме Пифагора
Но из первого равенства , то есть — противоречие. Если не острым оказывается угол , то так же получаем , что противоречит второму равенству.
Значит, , то есть ; аналогично . Диагонали точкой пересечения делятся пополам, поэтому — параллелограмм.
Тогда из получаем : соседние стороны параллелограмма равны, значит, — ромб.
Ответ: утверждение доказано.