Связь между сторонами и диагоналями параллелограмма (доказать)

Для доказательства связи между сторонами и диагоналями параллелограмма, рассмотрим параллелограмм ABCD, где AB и CD — параллельные стороны, а AD и BC — другие параллельные стороны. Обозначим длины сторон AB и AD как \( a \) и \( b \) соответственно. Обозначим длины диагоналей AC и BD как \( p \) и \( q \). ### Доказательство: По свойству параллелограмма известно, что диагонали делят друг друга пополам. Обозначим точки пересечения диагоналей A и C как M. Тогда: - \( AM = MC = \frac{p}{2} \) - \( BM = MD = \frac{q}{2} \) Теперь, применим теорему о косинусах для треугольника ABM: \[ AB^2 = AM^2 + BM^2 - 2 \cdot AM \cdot BM \cdot \cos(\angle AMB) \] Подставив \( AB = a \), \( AM = \frac{p}{2} \) и \( BM = \frac{q}{2} \), получаем: \[ a^2 = \left(\frac{p}{2}\right)^2 + \left(\frac{q}{2}\right)^2 - 2 \cdot \left(\frac{p}{2}\right) \cdot \left(\frac{q}{2}\right) \cdot \cos(\angle AMB) \] Поскольку угол AMB является одним из углов параллелограмма, его косинус равен косинусу угла при вершине A или B в зависимости от выбранного угла. Теперь применяем теорему о косинусах для треугольника ADM (второй треугольник с общей стороной AD): \[ AD^2 = AM^2 + DM^2 - 2 \cdot AM \cdot DM \cdot \cos(\angle AMD) \] Аналогично, подставим \( AD = b \): \[ b^2 = \left(\frac{p}{2}\right)^2 + \left(\frac{q}{2}\right)^2 - 2 \cdot \left(\frac{p}{2}\right) \cdot \left(\frac{q}{2}\right) \cdot \cos(\angle AMD) \] Тут мы имеем два уравнения, которые включают \( a \), \( b \), \( p \) и \( q \). ### Итоговая связь: Для параллелограмма справедливо следующее: \[ p^2 + q^2 = 2a^2 + 2b^2 \] где \( p \) и \( q \) — длинны диагоналей, а \( a \) и \( b \) — длины сторон параллелограмма. ### Заключение: Таким образом, мы доказали связь между сторонами и диагоналями параллелограмма, и эта связь выражается формулой: \[ p^2 + q^2 = 2a^2 + 2b^2 \]