№1095. Дан параллелограмм . Докажите, что для всех точек величина имеет одно и то же значение.
Доказательство (метод координат):
1. Введём прямоугольную систему координат. Пусть — точка пересечения диагоналей параллелограмма. По свойству параллелограмма, диагонали точкой пересечения делятся пополам, значит, точка является серединой как отрезка , так и отрезка .
Тогда координаты противоположных вершин будут отличаться только знаком. Обозначим их как:
2. Пусть — произвольная точка на плоскости.
3. Выразим сумму квадратов расстояний от точки до вершин и по формуле квадрата расстояния между двумя точками:
Раскроем скобки, используя формулы квадрата суммы и квадрата разности. При сложении слагаемые вида и взаимно уничтожатся:
Аналогично распишем сумму квадратов расстояний от точки до вершин и :
4. Найдём искомую разность полученных выражений:
Раскроем скобки и приведём подобные слагаемые. Переменные и взаимно уничтожаются:
Мы видим, что в итоговом выражении отсутствуют переменные координаты и точки . Выражение зависит только от констант — координат вершин параллелограмма.
Следовательно, величина данной разности не зависит от выбора точки и остаётся постоянной. Что и требовалось доказать.