Cho tứ giác ABCD có AC vuông góc với BD. Đẳng thức nào sau đây là đúng ?

4/10

$A B^{2} + C D^{2} = B C^{2} - A D^{2}$

$A B^{2} + C D^{2} = B C^{2} + A D^{2}$

$A B^{2} + C D^{2} = 2 B C^{2} + A D^{2}$

$A B^{2} + C D^{2} = B C^{2} + 2 A D^{2}$

Giải thích

Hướng dẫn giải:

Đáp án đúng là: B.

Ta có:

$A B^{2} + C D^{2} = {\vec{A B}}^{2} + {\vec{C D}}^{2} = {(\vec{A D} + \vec{D B})}^{2} + {(\vec{C B} + \vec{B D})}^{2}$

$= A D^{2} + 2 D B^{2} + B C^{2} + 2 \vec{D B} . \vec{A D} + 2 \vec{B D} . \vec{C B}$

$= B C^{2} + A D^{2} + 2 \vec{D B} (\vec{D B} + \vec{A D} - \vec{C B})$

$= B C^{2} + A D^{2} + 2 \vec{D B} ((\vec{A D} + \vec{D B}) - \vec{C B})$

$= B C^{2} + A D^{2} + 2 \vec{D B} (\vec{A B} - \vec{C B})$

$= B C^{2} + A D^{2} + 2 \vec{D B} (\vec{A B} + \vec{B C})$

$= B C^{2} + A D^{2} + 2 \vec{D B} . \vec{A C}$

Mà AC vuông góc với BD nên ta có: $\vec{A C} . \vec{B D} = 0$

Do đó: $A B^{2} + C D^{2} = B C^{2} + A D^{2}$