№1044. Дан прямоугольник . Докажите, что для произвольной точки плоскости справедливо равенство
Решение:
Для доказательства этого тождества воспользуемся методом координат. Поместим прямоугольник в декартову систему координат так, чтобы его вершина находилась в начале координат, а стороны и лежали на положительных полуосях и соответственно.
Пусть длины сторон прямоугольника равны и . Тогда координаты его вершин будут следующими:
;
;
;
.
Обозначим координаты произвольной точки на плоскости как .
Выразим квадраты расстояний от точки до всех четырёх вершин прямоугольника, используя формулу расстояния между двумя точками:
Теперь найдём сумму квадратов расстояний для первой пары вершин ( и ):
Аналогично найдём сумму квадратов расстояний для второй пары вершин ( и ):
Сравнив полученные выражения для сумм квадратов, мы видим, что они абсолютно идентичны (отличаются лишь порядком слагаемых). Следовательно:
Тождество выполняется для любой точки . Что и требовалось доказать.