Lời giải:
Vì $ABCD$ là hình thoi nên $AC\perp BD$ tại $O$ và $AC,BD$ cắt nhau tại trung điểm $O$ của mỗi đường

$\Rightarrow AO=\frac{AC}{2}=\frac{m}{2}; DO=\frac{BD}{2}=\frac{n}{2}$

Xét tam giác $AOD$ vuông tại $O$, áp dụng hệ thức lượng trong tam giác vuông:

$\frac{1}{d(O, AD)^2}=\frac{1}{OA^2}+\frac{1}{OD^2}$

$\Leftrightarrow \frac{1}{h^2}=\frac{1}{(\frac{m}{2})^2}+\frac{1}{(\frac{n}{2})^2}=\frac{4}{m^2}+\frac{4}{n^2}$

$\Leftrightarrow \frac{1}{4h^2}=\frac{1}{m^2}+\frac{1}{n^2}$ (đpcm)

Hình vẽ:

+ Qua C kẻ đg thẳng vuông góc với AC và cắt AD tại I

Gọi H,K lần lượt là hình chiếu của O,C trên AD.

+ OD là đg trung bình của t/g ACI

=> CI = 2 OD = BD = n

+ OH là đg trung bình của t/g ACK

=> CK = 2 OH = 2h

+ t/g ACI vuông tại C, đg cao CK

Suy ra \(\frac{1}{CK^2}=\frac{1}{AC^2}+\frac{1}{CI^2}\)

\(< =>\frac{1}{\left(2h\right)^2}=\frac{1}{m^2}+\frac{1}{n^2}\)

\(< =>\frac{1}{4h^2}=\frac{1}{m^2}+\frac{1}{n^2}\)

Vậy ta có điều phải chứng minh

Kẻ đường cao OH của tam giác vuông OAB. Áp dụng hệ thức về đường cao trong tam giác vuông cùng chú ý rằng O là trung điểm AC và BD để suy ra điều phải chứng minh.

+ Qua C kẻ đg thẳng vuông góc với AC và cắt AD tại I

Gọi H,K lần lượt là hình chiếu của O,C trên AD.

+ OD là đg trung bình của ΔACI

=> CI = 2OD = BD = n

+ OH là đg trung bình của ΔACK

=> CK = 2OH = 2h

+ ΔACI vuông tại C, đg cao CK

\(\Rightarrow\frac{1}{CK^2}=\frac{1}{AC^2}+\frac{1}{CI^2}\)

\(\Rightarrow\frac{1}{\left(2h\right)^2}=\frac{1}{m^2}+\frac{1}{n^2}\Rightarrow\frac{1}{m^2}+\frac{1}{n^2}=\frac{1}{4h^2}\)

m=2AO;n=2BO>>>m^2=4AO^2;n^2=4BO^2

Áp dụng hệ thức lượng trong tam giác vuông>>>1/AO^2+1/Bo^2=1/h^2

>>>1/4AO^2+1/4BO^2=1/4h^2>>>1/m^2+1/n^2=1/4h^2

Xét \(\Delta OBC\)có: OH _|_ BC

=> \(\frac{1}{OH^2}=\frac{1}{OB^2}+\frac{1}{OC^2}\)hay \(\frac{1}{h^2}=\frac{1}{OB^2}+\frac{1}{OC^2}\)(*)

\(AC=m\Rightarrow OC=\frac{1}{2}AC=\frac{1}{2}m\)

\(BD=n\Rightarrow OB=\frac{1}{2}BD=\frac{1}{2}n\)

Thay vào pt (*) => \(\frac{1}{h^2}=\frac{1}{\left(\frac{1}{2}m\right)^2}+\frac{1}{\left(\frac{1}{2}n\right)^2}=\frac{4}{m^2}+\frac{4}{n^2}\)

\(\Rightarrow\frac{1}{4h^2}=\frac{1}{m^2}+\frac{1}{n^2}\)