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一组对边相等且一组对角相等的四边形是平行四边形吗?

(2013-10-13 09:52:27)
标签:

不全

图形

实际上

内角

对边

分类: 数学故事
    有人“证明”了这样的四边形是平行四边形:
http://s1/mw690/6fd2042btx6DnWSUk36b0&690

    如图1,在平行四边形ABCD中,AB=CD,∠B=∠D,过A、C分别作对边BC、AD的垂线AE、CF,则△ABE≡△CDF,所以AE=CF。
    在Rt△AEC和Rt△CFA中,AE=CF,AC=AC,
    所以△AEC≡△CFA,所以∠ECA=∠FAC,故AD∥BC。
    又∠B和∠BAD是平行线AD、BC的一组同旁内角,
    所以∠B+∠BAD=180°。
    又因为∠B=∠D,所以∠D+∠BAD=180°,
    故AB∥DC,因此四边形ABCD为平行四边形。
    这个“证明”乍看起来似乎无懈可击。不过,证明者犯了一个很大的错误,即用满足命题条件和结论的一种特殊图形,代替了适合命题条件的一般四边形。
    我们能找出一个反例吗?
http://s1/mw690/6fd2042btx6DnXbGX3af0&690
    假定图2中的四边形ABCD就是一个反例,其中∠B=∠D,AB=CD,但ABCD不是平行四边形,我们来看看这个四边形应具有什么性质。
    连接AC,在△ACD和△CAB中,CD=AB,CA=CA,∠B=∠D。因此这样的反例能否找到,归结为能否找到满足下列两个条件的△ACD、△CAB:①两边及其中一边对角对应相等,但两个三角形不全等;②∠DAC+∠CAB<180°,这样的两个三角形是可以找到的。
http://s15/mw690/6fd2042btx6DnXDyEAmae&690
    如图3,画一个正△ABE,在BE上取一点C,使BC≠CE,连接AC,得到的△CAB、△ACE就是符合条件的两个三角形,分别以A、C为圆心,CE、AB为半径画弧交于D,连接CD。由于△CAD≡△ACE,CD=AE=AB,∠CDA=∠AEC=∠B,并且∠DAC+∠CAB=∠ECA+∠CAB<120°+60°=180°。可见,四边形ABCD是有一组对边相等且一组对角相等的四边形,但它不是平行四边形。
    实际上,我们从图3中可以看出,四边形ABCD满足原命题条件,但由于E在BC的延长线上,因此使得前面的“证明”无效。

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