3. Пусть внутренние углы выпуклого \(n\)-угольника равны \(\alpha_i\). Тогда \[ \sum(180^\circ-\alpha_i)=180^\circ n-180^\circ(n-2)=360^\circ. \]
4. В четырёхугольнике \(ABCD\): диагонали — \(AC\) и \(BD\); противоположные стороны — \(AB,CD\) и \(BC,AD\); противоположные вершины — \(A,C\) и \(B,D\).
5. \[ (4-2)\cdot180^\circ=360^\circ. \]
6. Параллелограмм — четырёхугольник, у которого противоположные стороны попарно параллельны. Да, он является выпуклым.
7. Проведём диагональ \(AC\).
\[
\angle BAC=\angle DCA,\qquad \angle BCA=\angle DAC.
\]
Следовательно, \(\triangle ABC=\triangle CDA\) по стороне и двум прилежащим углам. Поэтому
\[
AB=CD,\quad BC=AD,\quad \angle A=\angle C,\quad \angle B=\angle D.
\]
8. Пусть диагонали пересекаются в точке \(O\).
\[
\angle BAO=\angle DCO,\quad \angle ABO=\angle CDO,
\]
а \(AO\) и \(OC\), \(BO\) и \(OD\) — противоположные лучи. Значит,
\[
\triangle AOB=\triangle COD,
\]
откуда
\[
AO=OC,\qquad BO=OD.
\]
9. Признаки параллелограмма:
Если противоположные стороны четырёхугольника попарно равны, то это параллелограмм.
Диагональ разбивает его на равные треугольники по трём сторонам, поэтому противоположные стороны параллельны.Если одна пара противоположных сторон равна и параллельна, то это параллелограмм.
Диагональ даёт равенство треугольников по двум сторонам и углу между ними, значит, вторая пара сторон параллельна.Если диагонали четырёхугольника точкой пересечения делятся пополам, то это параллелограмм.
Треугольники по разные стороны диагоналей равны по двум сторонам и вертикальному углу, поэтому обе пары противоположных сторон параллельны.
10. Трапеция — четырёхугольник, у которого только одна пара противоположных сторон параллельна. Параллельные стороны — основания, остальные — боковые стороны.
11. Равнобедренная трапеция имеет равные боковые стороны. Прямоугольная трапеция имеет боковую сторону, перпендикулярную основаниям.
12. Прямоугольник — параллелограмм, у которого все углы прямые.
13. В прямоугольнике \(ABCD\): \[ AB=CD,\quad BC — \text{общая},\quad \angle ABC=\angle DCB=90^\circ. \] Значит, \(\triangle ABC=\triangle DCB\), поэтому \[ AC=BD. \]
14. В параллелограмме \(ABCD\): \[ AB=CD,\quad BC — \text{общая},\quad AC=BD. \] Следовательно, \(\triangle ABC=\triangle DCB\), значит, \[ \angle ABC=\angle DCB. \] Эти углы смежные, поэтому каждый равен \(90^\circ\). Следовательно, параллелограмм — прямоугольник.
15. Ромб — параллелограмм, у которого все стороны равны.
16. Пусть диагонали ромба пересекаются в точке \(O\). Так как \[ AB=BC,\quad AO=OC, \] то \(\triangle AOB=\triangle COB\). Поэтому \(\angle AOB=\angle BOC\), а так как они смежные, то оба равны \(90^\circ\). Значит, \[ AC\perp BD. \]
Кроме того, \(AB=AD,\ BO=DO,\ AO\) — общая, поэтому \[ \triangle AOB=\triangle AOD, \] откуда \(\angle BAO=\angle OAD\). Аналогично диагонали делят пополам все углы ромба.
17. Квадрат — прямоугольник, у которого все стороны равны.
Свойства: все стороны равны, все углы по \(90^\circ\); противоположные стороны параллельны; диагонали равны, перпендикулярны, делятся пополам и делят углы пополам.
18. Признаки квадрата:
Если в прямоугольнике диагонали перпендикулярны, то это квадрат.
При пересечении диагоналей получаются равные прямоугольные треугольники, поэтому соседние стороны равны. Значит, прямоугольник — ромб, то есть квадрат.Если в ромбе диагонали равны, то это квадрат.
Ромб — параллелограмм, а параллелограмм с равными диагоналями является прямоугольником. Следовательно, это квадрат.
19. Признаки ромба:
Если диагонали параллелограмма перпендикулярны, то он является ромбом.
Равенство половин диагоналей и перпендикулярность дают равенство треугольников, поэтому соседние стороны равны. Значит, все стороны равны.Если диагональ параллелограмма делит угол пополам, то он является ромбом.
Например, если \(AC\) — биссектриса угла \(A\), то \[ \angle DAC=\angle CAB=\angle ACD, \] значит, \(AD=DC\). В параллелограмме противоположные стороны равны, поэтому все стороны равны.
