a. Xét tứ giác AEFD:
AB // CD (gt) hay AE // FD
AE = \(\displaystyle {1 \over 2}\)AB (gt)
FD = \(\displaystyle {1 \over 2}\)CD (gt)
Suy ra: AE = FD
Tứ giác AEFD là hình bình hành (vì có một cặp cạnh đối song song và bằng nhau)
AD = AE = \(\displaystyle {1 \over 2}\)AB
Vậy tứ giác AEFD là hình thoi.
Xét tứ giác AECF : AE // CF (gt)
AE = \(\displaystyle {1 \over 2}\)AB (gt)
CF = \(\displaystyle {1 \over 2}\)CD (gt)
Suy ra: AE = CF
Tứ giác AECF là hình bình hành (vì có một cặp canh đối song song và bằng nhau)
b. Tứ giác AECF là hình thoi
⇒ AF ⊥ ED ⇒ \(\widehat {EMF} = {90^0}\)
AF // CE (vì tứ giác AECF là hình bình hành)
Suy ra: CE ⊥ ED \( \Rightarrow \widehat {MEN} = {90^0}\)
Xét tứ giác EBFD ta có: EB = FD (vì cùng bằng AE)
EB // FD (vì AB // CD)
Xét tứ giác EBFD là hình bình hành (vì có một cặp cạnh đối song song và bằng nhau) ⇒ DE // BF
Suy ra: BF ⊥ AF = 1v
Vậy tứ giác EMFN là hình chữ nhật.
c. Ta có: Hình chữ nhật EMFN là hình thoi ⇒ ME = MF
ME = \( \Rightarrow \widehat {MEN} = {90^0}\)DE (tính chất hình thoi)
MF = \( \Rightarrow \widehat {MEN} = {90^0}\)AF (tính chất hình thoi)
Suy ra: DE = AF
⇒ Tứ giác AEFD là hình vuông (vì hình thoi có 2 đường chéo bằng nhau)
⇒ \(\widehat A = {90^0}\) ⇒ Hình bình hành ABCD là hình chữ nhật
Ngược lại: ABCD là hình chữ nhật ⇒\(\widehat A = {90^0}\)
Hình thoi AEFD có \(\widehat A = {90^0}\) nên AEFD là hình vuông
⇒ AF = DE ⇒ ME = MF (tính chất hình vuông)
Hình chữ nhật EMFN là hình vuông (vì có hai cạnh kề bằng nhau)
Vậy hình chữ nhật EMFN là hình vuông nếu ABCD là hình chữ nhật có AB = 2 AD.
