Nối AC, BD
Xét [tex]\large\Delta[/tex] ABD và [tex]\large\Delta[/tex] BAC có:
AB chung
[TEX]\widehat{BAD}=\widehat{ABC}[/TEX]
AD=BC
\Rightarrow [tex]\large\Delta[/tex] ABD = [tex]\large\Delta[/tex] BAC (c.g.c)
\Rightarrow BD=AC (2 cạnh tương ứng)
Xét [tex]\large\Delta[/tex] ADC và [tex]\large\Delta[/tex] BCD có:
DC chung
AC=BD(cmt)
AD=BC
\Rightarrow [tex]\large\Delta[/tex] ADC = [tex]\large\Delta[/tex] BCD (c.c.c)
\Rightarrow [TEX]\widehat{ADC}=\widehat{BCD}[/TEX]
Xét tứ giác ABCD có: [TEX]\widehat{BAD}+\widehat{ABC}+\widehat{ADC}+\widehat{BCD}=360^o[/TEX]
\Rightarrow[TEX]( \widehat{BAD}+\widehat{ABC})+(\widehat{ADC}+ \widehat{ BCD})=360^o[/TEX]
mà [TEX]\widehat{BAD}=\widehat{ABC}, \widehat{ADC}=\widehat{BCD}[/TEX]
\Rightarrow [TEX]2.\widehat{BAD}+2. \widehat{ADC}=360^o[/TEX]
\Rightarrow [TEX]2(\widehat{BAD}+\widehat{ADC})=360^o[/TEX]
\Rightarrow[TEX] \widehat{BAD}+\widehat{ADC}= 360^o:2=180^o[/TEX]
mà [TEX]\widehat{BAD}[/TEX] và[TEX] \widehat{ADC}[/TEX] nằm ở vị trí trong cùng phía đối vs AB và CD bị AD cắt
\Rightarrow AB//CD
\Rightarrow tứ giác ABCD là hình thang
mặt khác [TEX]\widehat{ADC}=\widehat{BCD}[/TEX]
\Rightarrow tứ giác ABCD là hình thang cân