Итак, дано: диагонали AC и BD пересекаются в точке O так, что O является серединой обоих отрезков AC и BD (AO = OC и BO = OD). Нужно доказать, что треугольники ABC и CDA конгруэнтны.
Доказательство
- Показать, что ABCD — параллелограмм.
- Рассмотрим треугольники AOB и COD. Из условия AO = OC и BO = OD, а также того, что углы AOB и COD являются вертикальными ( AO и CO лежат на одной прямой, BO и DO на одной прямой ), треугольники AOB и COD равны по признакaм SAS.
- Из равенства соответствующих сторон и равенства угла получаем, что пары углов ∠ABO и ∠CDO тоже равны.
- Поскольку BO и DO лежат на одной прямой, равенство углов ∠ABO и ∠CDO означает, что AB ∥ CD.
- Показать вторую пару параллельных сторон.
- Аналогично рассматриваем треугольники AOD и COB. AO = OC и DO = OB, а углы ∠AOD и ∠COB вертикальные. Значит треугольники AOD и COB равны по SAS.
- Отсюда получаем, что ∠ADO = ∠OBC. Так как DO и OB лежат на одной прямой, это дает BC ∥ AD.
Следовательно, противоположные стороны ABCD параллельны: AB ∥ CD и BC ∥ AD. Значит ABCD — параллелограмм.
- В параллелограмме противоположные стороны равны.
- Из свойств параллелограмма имеем AB = CD и BC = AD.
- Рассмотрим треугольники ABC и CDA.
- Общая сторона: AC.
- Соответствующие стороны: AB = CD и BC = AD.
- Следовательно, треугольники ABC и CDA равны по признаку SSS (или по SAS, если смотреть пару сторон и входящий между ними угол, который равен по общности диагонали).
- Вывод.
- Треугольники ABC и CDA конгруэнтны. Следовательно соответствующие стороны и углы равны, например AB = CD, BC = AD, AC общая, и углы ∠ABC = ∠CDA, ∠ACB = ∠CAD и т.д.
Итог: из условий о bisecting диагоналей следует, что ABCD — параллелограмм, и тогда треугольники ABC и CDA конгруэнтны.