Как доказать, что фигура – параллелограмм? Какие его признаки?

Параллелограммом – 4-угольник, где противоположные стороны попарно параллельные, одинаковые по длине, а диагонали в точке пересечения делятся на равные отрезки. Изучим признаки параллелограмма по двум, четырём сторонам, внутренним углам, центру симметрии.

Что такое параллелограмм, свойства фигуры

Четырёхугольник с противоположными сторонами, которые никогда не пересекаются, обладает рядом свойств. Для диагоналей это:

• В месте пресечения делятся на подобные отрезки.
• Любая диагональ разделяет фигуру на пару одинаковых треугольников.
• Сумма квадратов длин диагоналей равняется удвоенной сумме квадратов длин смежных с ней сторон.

Особенность высоты геометрической фигуры – отрезка, опущенного из любой точки многоугольника на противоположную ей сторону: отсекает от фигуры равнобедренный треугольник.

Свойства биссектрис – отрезков, делящих углы пополам:

• биссектрисы пересекаются под углом 90°;
• равноделящие, лежащие одна напротив другой относительно центра симметрии углов, параллельные и равные по длине.

У 4-угольника противоположные углы равны, а сумма прилегающих к одному отрезку составляет 180°.

Как доказать, что фигура параллелограмм

Четырёхугольник обладает рядом присущих только ему свойств. Дана геометрическая фигура с четырьмя углами, доказать, что это параллелограмм. 

Признаки

Начнём из особенностей, присущих рассматриваемым многоугольникам. 

• Первый признак параллелограмма: у выпуклого 4-угольника противоположные отрезки параллельны.

Дан 4-угольник, где AB=CD, BC=AD. Доказать, что AB∥CD, BC∥AD.

Проведём диагональ BD. В итоге получим пару одинаковых треугольников, исходя из условий задачи и общего отрезка BD.

Отсюда вытекают равенства: ∠1 = ∠4, ∠2 = ∠3 – подобные треугольники имеют одинаковые по величине углы, образованные подобными сторонами. Значит AB∥CD и BC∥AD (из свойства: если накрест расположенные углы равны, значит прямые будут параллельными).

• Второй признак – 4-угольник с равными по длине и параллельными противоположными сторонами относится к параллелограмму.

В данном четырёхугольнике BC=AD, BC∥AD. Нужно доказать параллельность AB и CD для подтверждения, что это параллелограмм.

Исходя из условий, понимаем, что BCD и ABD – подобные треугольники. Из условия задачи: BC = AD, BD – общая для обоих, значит, ∠2 = ∠3 – следствие того, что накрест лежащие углы подобные. Из равенства 3-угольников: ∠1 = ∠4 получается, что AB параллельна CD. 

Признаки параллелограмма по диагоналям с доказательством

Четырёхугольник обладает и прочими особенностями, рассмотрим одну на примере задачи: докажите признак параллелограмма по точке пересечения диагоналей.

Доказательство.

Треугольник AOD равен BOC, потому что AD=BC – лежащие напротив стороны четырёхугольника. ∠1=∠2, ∠3=∠4 – они лежат накрест и параллельных прямых. Если треугольники подобные, значит: OC=OA, OB=OD.

Прочие способы как доказать параллелограмм

Проведённая через центр O прямая пересечёт контур четырёхугольника в двух точках (E, F), которые будут симметричными относительно O. Это значит, что:

1. они расположены в разных направлениях от O;
2. расстояние от них к O одинаково: OE = OF.

Получается, треугольник OAF равен OCE, потому что у них стороны AO = OC. Углы, расположенные у общей вершины O, также равны, ведь они вертикальные. ∠1=∠2 – следствие равности накрест лежащих при параллельных прямых углов. Как результат: OF=OE.

Если у четырёхугольника есть точка, которая обладает описанным свойством, её называют центром симметрии этой геометрической фигуры.  Для рассматриваемого многоугольника центром симметрии является точка O, разделяющая диагонали на подобные отрезки.

При повороте геометрической фигуры вокруг центра симметрии на 180° она будет совмещена с предыдущим местоположением, ведь противоположные точки поменяются местами относительно оси симметрии. 

Для проверки качества усвоения материала самостоятельно сформулируйте признаки параллелограмма без доказательств.