已知在空间四边形ABCD中,E、F、G、H分别是AB、BC、CD 、DA四边上的中点,且AB=AD,求efgh是矩形

问题描述:

已知在空间四边形ABCD中,E、F、G、H分别是AB、BC、CD 、DA四边上的中点,且AB=AD,
求efgh是矩形

仅可以证明为菱形:
思路如下:
由于:
四边形ABCD是空间四边形,故不可以用平面四边形的方法去解,而我们又知道三个点确定一个平面。固有:首先将空间四边形看为三角形ABC与三角形ADC(AC边为两个三角形的接触边),由“E、F、G、H分别是AB、BC、CD 、DA四边上的中点”,固有EF平行且等于1/2AC,GH平行且等于1/2AC,固有:EF平行且等于GH。
其次将空间四边形看为三角形ABD与三角形BCD(BD边为两个三角形的接触边),由“E、F、G、H分别是AB、BC、CD 、DA四边上的中点”,固有EG平行且等于1/2BD,FH平行且等于1/2BD,固有:EG平行且等于FH。
由于:EF平行且等于GH,EG平行且等于FH,有四边形。

我个人感觉本体是无法证明是矩形的。
至于楼上所证的CD = BC,是不能证明出来的。理由:假设三角形ABD为等边三角形,三角形BCD为以BD为斜边的直角三角形,设角CBD为60度,角CDB为30度。(该图形满足题意,但CD不等于BC)。
为啥不能证明为矩形,理由如下:
以下方法采用特殊值法:用刚才构造的图形,假设三角形ABD为等边三角形与三角形BCD(以BD为斜边的直角三角形,设角CBD为60度,角CDB为30度)在同一平面内(空间情况的一种特殊情况)。
有角AEH = 60度,链接EC,有角CEB = 角ECB = 30度,角CBE = 120度。
由于 F 为 BC中点,故角FEB 小于30度。
角HEF = 180 - 角AEH - 角FEB ,得角HEF大于90度。故平行四边形EFGH不可能为矩形。
啥时候能证明为矩形?
当条件为CD = BC,AD = AB 时,该图形为矩形,证法参见本问的其他回答(笨猫不笨的回答)。

不详

连接AC,BD,交点O,
在三角形ABC中,EF是中位线,EF平行AC,EF=1/2AC,
在三角形ADC中,HG是中位线,HG平行AC,HG=1/2AC,
EF平行HG,EF=HG
同理,EH平行GF,EH=GF,
AB=AD,CB=CD,
三角形ABC和ADC全等,
角OAD=角OAB,
三角形AOD和AOB全等,
角AOD=角AOB=90度,AC垂直BD,
EH垂直EF,
EFGH是矩形.