Kẻ BE // AC (\(E \in DC\))
Hình thang ABEC (AB // CE) có 2 cạnh bên BE // AC.
=> BE = AC.
Mà AC = BD.
=> BE = BD.
=> ΔBDE cân tại B.
=> \(\widehat{D_1}=\widehat{E}\) (1)
Ta có: BE // AC (cách vẽ)
=> \(\widehat{C_1}=\widehat{E}\) (đồng vị)
Từ (1) và (2) suy ra \(\widehat{D_1}=\widehat{C_1}\)
Xét ΔADC và ΔBCD có:
+ AC = BD (gt)
+ \(\widehat{D_1}=\widehat{C_1}\) (cmt)
+ DC là cạnh chung.
=> ΔADC = ΔBCD (c - g - c)
=> \(\widehat{ADC}=\widehat{BCD}\) (2 góc tương ứng)
Suy ra: ABCD là hình thang cân (đpcm)