№1043. Докажите, что если диагонали параллелограмма равны, то параллелограмм является прямоугольником.
Решение:
Для доказательства воспользуемся методом координат. Поместим параллелограмм в прямоугольную систему координат так, чтобы его вершина совпала с началом координат, а сторона лежала на положительной полуоси .
1) Введём координаты вершин параллелограмма:
;
(где — длина стороны );
(координаты произвольной точки , где );
(так как сторона параллельна и равна стороне , её длина равна , следовательно, абсцисса точки на больше абсциссы точки , а ординаты у них одинаковые).
2) По условию задачи диагонали параллелограмма равны: . Следовательно, равны и их квадраты: . Найдём квадраты длин диагоналей по формуле расстояния между двумя точками:
3) Приравняем полученные выражения:
Вычтем из обеих частей уравнения и раскроем квадраты суммы и разности:
Перенесём все слагаемые с в левую часть, а остальные — в правую:
4) Поскольку — это длина стороны параллелограмма (), то равенство возможно только в том случае, если .
5) Подставим в координаты точек и :
Вершина лежит на оси ординат .
Это означает, что сторона лежит на оси , а сторона — на оси . Оси координат перпендикулярны, значит, угол .
Параллелограмм, у которого хотя бы один угол прямой, является прямоугольником. Что и требовалось доказать.