Ta có hình vẽ:
a/ Xét tam giác MAB và tam giác MDC có:
BM = MC (GT)
góc AMB = góc CMD (đối đỉnh)
AM = MD (GT)
=> tam giác MAB = tam giác MDC (c.g.c)
b/ Ta có: tam giác MAB = tam giác MDC (ý a)
=> góc BAM = góc MDC (2 góc tương ứng)
Mà 2 góc này đang ở vị trí so le trong
=> AB // CD (đpcm)
c/ Ta có: AB // CD => BAC + ACD = 1800 (TCP)
hay 900 + góc ACD = 1800
=> góc ACD = 900
=> Ta có: góc BAC = góc ACD (1)
AB = CD (do tam giác ABM = tam giác CDM) (2)
AC: chung (3)
Từ (1),(2),(3) => tam giác ABC = tam giác ACD
=> AD = BC
Mà AM = AD / 2
=> AM = BC / 2
hay BC = 2AM
d/ Xét tam giác ABD và tam giác ACD có:
AD: chung
AB = CD (chứng minh trên)
góc BAM = góc MDC (cmt)
=> tam giác ABD = tam giác ACD (c.g.c)
=> góc ABD = góc ACD
Mà góc BAC = góc ACD (do tam giác ABC = tam giác ACD)
=> góc ABD = góc BAC = 900
Vậy AB vuông góc BD (đpcm)