№1245. Докажите, что при движении: а) параллелограмм отображается на параллелограмм; б) трапеция отображается на трапецию; в) ромб отображается на ромб; г) прямоугольник отображается на прямоугольник, а квадрат — на квадрат.
Дано:
движение, при котором четырёхугольник отображается на (задача 1243)
а) — параллелограмм
б) — трапеция
в) — ромб
г) — прямоугольник (квадрат)
Доказать:
а) — параллелограмм
б) — трапеция
в) — ромб
г) — прямоугольник (квадрат)
Что нам известно о движении:
• четырёхугольник отображается на четырёхугольник, стороны — на стороны (задача 1243);
• параллельные прямые отображаются на параллельные прямые (задача 1244);
• длины отрезков сохраняются, угол отображается на равный ему угол (п. 123, задача 1242).
Доказательство:
а) Пусть — параллелограмм: и . Прямая отображается на прямую, поэтому образами прямых , , , служат прямые , , , . По задаче 1244 и . Значит, — параллелограмм.
б) Пусть — трапеция с основаниями и . По задаче 1244 . Боковые стороны и не параллельны, поэтому прямые и пересекаются в некоторой точке . Образ точки лежит и на прямой , и на прямой . Эти прямые различны (никакие три вершины четырёхугольника не лежат на одной прямой) и имеют общую точку, значит, они не параллельны. Итак, у четырёхугольника одна пара противоположных сторон параллельна, а другая нет, — это трапеция.
в) Ромб — параллелограмм, у которого смежные стороны равны: . По пункту а) — параллелограмм. Движение сохраняет расстояния, поэтому . Параллелограмм с равными смежными сторонами — ромб.
г) Прямоугольник — параллелограмм с прямым углом . По пункту а) — параллелограмм. Угол отображается на равный ему угол, поэтому . Параллелограмм с прямым углом — прямоугольник.
Если — квадрат, то . Тогда : образ — прямоугольник с равными смежными сторонами, то есть квадрат.
Ответ: что и требовалось доказать.