Задача: доказать, что если в четырехугольнике все углы прямые (равны 90°), то четырехугольник является прямоугольником.
Обозначим четырехугольник ABCD (в порядке следования вершин: A, B, C, D). Пусть ∠A = ∠B = ∠C = ∠D = 90°.
Пошаговое доказательство:
- Из ∠A = 90° и ∠B = 90° следует, что стороны AB перпендикулярны к AD и к BC соответственно:
- AB ⟂ AD (из ∠A = 90°)
- AB ⟂ BC (из ∠B = 90°)
Так как обе величины AD и BC перпендикулярны одной и той же прямой AB, то AD ∥ BC.
- Из ∠A = 90° и ∠D = 90° следует, что стороны AD и CD перпендикулярны к AB и к CD соответственно:
- AD ⟂ AB (из ∠A = 90°)
- CD ⟂ AD (из ∠D = 90°)
Так как AB и CD обе перpendicularly к AD, то AB ∥ CD.
- Мы получили пары параллельных сторон:
- AB ∥ CD
- AD ∥ BC
Значит, ABCD — параллелограмм.
- В параллелограмме противолежащие углы равны, а смежные углы являются supplementary (сумма равна 180°). В нашем случае ∠A = 90°. Тогда:
- ∠B = 180° − ∠A = 90°
- ∠C = ∠A = 90°
- ∠D = ∠B = 90°
Итак, все углы равны 90°. По определению прямоугольника параллелограмм с прямым углом или с двумя прямыми углами является прямоугольником.
Вывод: если в четырехугольнике все углы прямые, то этот четырехугольник является прямоугольником.