對角線互相垂直的四邊形面積證明? 題:已知四邊形ABCD中,求證:,我來為大家講解一下關于對角線互相垂直的四邊形面積證明?跟着小編一起來看一看吧!
題:已知四邊形ABCD中,求證:
(1)如果AC⊥BD,則AB^2 CD^2=BC^2 AD^2;
(2)如果AB^2 CD^2=BC^2 AD^2,則AC⊥BD.
分析:(1)的證明并不難,隻需要設AC、BD的交點為O(如圖1),則由勾股定理,即可得:
AB^2=OA^2 OD^2,
CD^2= OB^2 OC^2,
所以AB^2 CD^2=OA^2 OB^2 OC^2 OD^2,
同理,BC^2 AD^2=OA^2 OB^2 OC^2 OD^2,
所以AB^2 CD^2=BC^2 AD^2;
(2)的證明就有點懸了.如果采用直接證法,則首先想到的可能是運用勾股定理的逆定理,通過平移,對AC或BD的變換,使AC和BD構成三角形的兩邊.此時可得如下一種有點繁雜的證明.
證法1:如圖2,将△CDB沿CA方向平移到△AEF(C與A重合),連接DE,BF,則四邊形BDEF、ACDE、ACBF都是平行四邊形,
所以CD=AE,BC=AF,BF=DE.
過點A作GH⊥BF于H,交DE于G.則GH⊥DE.
在Rt△ABH與Rt△AFH中,由勾股定理,得
AB^2-AF^2= BH^2-FH^2=(BH FH)(BH-FH)=BF·(BH-FH),
所以AB^2-BC^2=BF·(BH-FH);
同理,AD^2-CD^2=DE·(DG-EG).
因為AB^2 CD^2=BC^2 AD^2,
所以AB^2-BC^2=AD^2-CD^2,
所以BF·(BH-FH)= DE·(DG-EG),
所以BH-FH=DG-EG,
因為BH=BF-FH,DG=DE-EG,
所以BF-2FH=DE-2EG,
所以-2FH=-2EG,
所以FH=EG,
又FH∥EG,
所以四邊形EFHG是平行四邊形,
所以平行四邊EFHG是矩形,
所以EF⊥HF,即EF⊥BF,
因為BD∥EF,AC∥BF,
所以AC⊥BD.
如果采用間接證法——同一法,抛開AC與BD是否垂直,分别過點A、C作BD的垂線,再證這兩條垂線重合.則可得如下較為簡單的證法.
證法2:如圖3,作AE⊥BD于E,BF⊥BD于F.則由勾股定理,得
AB^2-AD^2=BE^2-DE^2
=(BE DE)(BE-DE)
=BD·(BE-DE)
=BD·(BD-DE-DE)
=BD·(BD-2DE);
同理,BC^2-CD^2=BD·(BD-2DF),
因為AB^2 CD^2=BC^2 AD^2,
所以AB^2-AD^2=BC^2-CD^2,
所以BD·(BD-2DE)= BD·(BD-2DF),
所以DE=DF,
所以點E、F重合,
所以BD的垂線AE和CF重合,
所以AC⊥BD.
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