12875. Последовательные стороны четырёхугольника равны
a
,
b
,
c
и
d
, а диагонали равны
e
и
f
. Докажите, что если
\varphi
— угол между диагоналями, то
\cos\varphi=\left|\frac{a^{2}+c^{2}-c^{2}-d^{2}}{2ef}\right|
.
Решение. Пусть
ABCD
— четырёхугольник со сторонами
AB=a
,
BC=b
,
CD=c
и
AD=d
. Для любых четырёх точек
A
,
B
,
C
и
D
верно равенство
AB^{2}+CD^{2}-AD^{2}-BC^{2}=2\overrightarrow{AC}\cdot\overrightarrow{DB}=2AC\cdot BD\cos\angle(\overrightarrow{AC},\overrightarrow{BD})

(см. задачу 8291). В нашем случае получим
\cos\varphi=\left|\frac{a^{2}+c^{2}-d^{2}-e^{2}}{2ef}\right|.

Что и требовалось доказать.