题:已知四边形ABCD中,求证:,我来为大家讲解一下关于对角线互相垂直的四边形面积证明?跟着小编一起来看一看吧!

对角线互相垂直的四边形面积证明(两组对边平方和相等的四边形的对角线互相垂直)

对角线互相垂直的四边形面积证明

题:已知四边形ABCD中,求证:

(1)如果AC⊥BD,则AB^2 CD^2=BC^2 AD^2

(2)如果AB^2 CD^2=BC^2 AD^2,则AC⊥BD.

分析:(1)的证明并不难,只需要设AC、BD的交点为O(如图1),则由勾股定理,即可得:

AB^2=OA^2 OD^2

CD^2= OB^2 OC^2

所以AB^2 CD^2=OA^2 OB^2 OC^2 OD^2

同理,BC^2 AD^2=OA^2 OB^2 OC^2 OD^2

所以AB^2 CD^2=BC^2 AD^2

(2)的证明就有点悬了.如果采用直接证法,则首先想到的可能是运用勾股定理的逆定理,通过平移,对AC或BD的变换,使AC和BD构成三角形的两边.此时可得如下一种有点繁杂的证明.

证法1:如图2,将△CDB沿CA方向平移到△AEF(C与A重合),连接DE,BF,则四边形BDEF、ACDE、ACBF都是平行四边形,

所以CD=AE,BC=AF,BF=DE.

过点A作GH⊥BF于H,交DE于G.则GH⊥DE.

在Rt△ABH与Rt△AFH中,由勾股定理,得

AB^2-AF^2= BH^2-FH^2=(BH FH)(BH-FH)=BF·(BH-FH),

所以AB^2-BC^2=BF·(BH-FH);

同理,AD^2-CD^2=DE·(DG-EG).

因为AB^2 CD^2=BC^2 AD^2

所以AB^2-BC^2=AD^2-CD^2

所以BF·(BH-FH)= DE·(DG-EG),

所以BH-FH=DG-EG,

因为BH=BF-FH,DG=DE-EG,

所以BF-2FH=DE-2EG,

所以-2FH=-2EG,

所以FH=EG,

又FH∥EG,

所以四边形EFHG是平行四边形,

所以平行四边EFHG是矩形,

所以EF⊥HF,即EF⊥BF,

因为BD∥EF,AC∥BF,

所以AC⊥BD.

如果采用间接证法——同一法,抛开AC与BD是否垂直,分别过点A、C作BD的垂线,再证这两条垂线重合.则可得如下较为简单的证法.

证法2:如图3,作AE⊥BD于E,BF⊥BD于F.则由勾股定理,得

AB^2-AD^2=BE^2-DE^2

=(BE DE)(BE-DE)

=BD·(BE-DE)

=BD·(BD-DE-DE)

=BD·(BD-2DE);

同理,BC^2-CD^2=BD·(BD-2DF),

因为AB^2 CD^2=BC^2 AD^2

所以AB^2-AD^2=BC^2-CD^2

所以BD·(BD-2DE)= BD·(BD-2DF),

所以DE=DF,

所以点E、F重合,

所以BD的垂线AE和CF重合,

所以AC⊥BD.