Докажем третий признак трапеции: если трапеция имеет ось симметрии, то она равнобедренная.
Доказательство:
Определение: Трапеция — это четырехугольник, у которого хотя бы одна пара противоположных сторон параллельна. Пусть у нас есть трапеция ABCD, где стороны AB и CD — параллельные.
Ось симметрии: Предположим, что трапеция ABCD имеет ось симметрии, которая проходит через середины оснований AB и CD и перпендикулярна к ним. Обозначим эту ось как линию m, которая делит трапецию пополам.
Свойства симметрии: Так как такая ось является осью симметрии, точки A и B, а также точки C и D будут взаимно симметричными относительно этой оси. Это означает, что расстояния от точки A до оси m равны расстояниям от точки B до этой же оси, и аналогично для точек C и D.
Равенство отрезков: Из симметрии следует, что отрезки AM и BM равны (где M — проекция на ось симметрии), также CD будет делиться на равные отрезки, то есть CM = DM.
Равенство боковых сторон: В результате, мы имеем, что:
- AM = BM (по свойству симметрии)
- CM = DM (по той же причине)
Заключение: Поскольку основания AB и CD равны, и расстояния от концов боковых сторон до оси симметрии равны, мы можем заключить, что стороны AD и BC равны, то есть AD = BC. Это является определением равнобедренной трапеции.
Таким образом, если трапеция имеет ось симметрии, то она действительно равнобедренная.