Ответ:
а) Рассмотрим треугольники ABC и CDA.
- По условию \(\angle BAC = \angle ACD\) и \(\angle BCA = \angle DAC\).
- Сторона \(AC\) является общей для треугольников.
- Следовательно, \(\triangle ABC = \triangle CDA\) по стороне и двум прилежащим к ней углам.
- Из равенства треугольников получаем \(\angle BCA = \angle DAC\), что уже дано, и \(\angle BAC = \angle ACD\). Эти равенства являются накрест лежащими углами при пересечении прямых \(AB\), \(CD\) секущей \(AC\). Поэтому \(AB \parallel CD\).
- Аналогично, из равенства соответствующих углов следует \(BC \parallel AD\).
В четырёхугольнике обе пары противоположных сторон параллельны, значит, \(ABCD\) — параллелограмм.
б) По условию \(AB \parallel CD\), поэтому при секущей \(AC\) внутренние односторонние углы supplementary: \(\angle BAC + \angle ACD = 180^\circ\).
- Угол \(A\) состоит из углов \(BAC\) и \(CAD\), а угол \(C\) — из углов \(BCA\) и \(ACD\).
- Так как \(\angle A = \angle C\), а \(AB \parallel CD\), получаем равенство накрест лежащих углов \(\angle BAC = \angle ACD\).
- Тогда \(\angle CAD = \angle BCA\).
- Равенство накрест лежащих углов при секущей \(AC\) даёт \(AD \parallel BC\).
Итак, обе пары противоположных сторон четырёхугольника параллельны: \(AB \parallel CD\) и \(AD \parallel BC\). Следовательно, \(ABCD\) — параллелограмм.
Ответ: а) и б) четырёхугольник \(ABCD\) является параллелограммом.
