Для доказательства того, что четырёхугольник AMCK является параллелограммом, воспользуемся следующими свойствами параллелограмма: противоположные стороны равны и параллельны.
Обозначим E как середину диагонали AC параллелограмма ABCD. Так как E - середина AC, по свойству диагоналей параллелограмма, диагонали делят друг друга пополам, следовательно, AE = EC.
Прямая MK проходит через точку E и пересекает стороны AD и BC в точках K и M соответвенно.
Показываем, что AM параллельна CK:
Так как MK проходит через середину AC, рассмотрим треугольники AEM и CEM. Точка E — середина AC, а MK пересекает стороны AD и BC, соответственно, AE = EC и ME и KE лежат на одной прямой.
Поскольку E делит AC пополам, и MK пересекает стороны AD и BC, то по теореме о средней линии треугольника, ME и KE также равны, и MK параллельна AB (как средняя линия треугольника ADB и треугольника BCD). Так как MK параллельна AB, и AB параллельна CD в параллелограмме ABCD, то AM параллельна CK.
Показываем, что AM равна CK:
Поскольку MK — средняя линия треугольников ADB и BCD, то длина MK равна половине длины AB (или CD, так как AB = CD в параллелограмме ABCD). Следовательно, длины отрезков AM и CK также равны половине длины AB, то есть AM = CK.
Показываем, что AC параллельна MK и равна MK:
По уже упомянутому свойству средней линии, AC параллельна MK и равна MK.
Теперь у нас есть следующие факты:
- AM параллельна CK;
- AM равна CK;
- AC параллельна MK;
- AC равна MK.
По определению параллелограмма, если в четырёхугольнике противоположные стороны параллельны и равны, то этот четырёхугольник — параллелограмм. Следовательно, AMCK — параллелограмм.