Теорема. Произведение диагоналей четырехугольника, вписанного в окружность, равно сумме произведений противоположных сторон этого четырехугольника.

Доказательство.

Отложим от луча СD угол DCK равный углу ACB. CK∩DB=E. 

Рассмотрим ΔDCE и ΔACB:

1. ∠δ=∠γ (вписанные углы, опирающиеся на дугу BC);
2. ∠ε=∠ζ (по построению).

Следовательно, ΔDCE подобен ΔACB по 2 углам.

DC/AC=DE/AB=CE/CB.

Выразим DE через AC, AB и DC: DE=(DC·AB)/AC (1).

Рассмотрим ΔDCA и ΔBCE :

1. ∠α=∠β (вписанные углы, опирающиеся на дугу DC);
2. ∠DCA=∠ECB (по построению).

Следовательно, ΔDCA подобен ΔECB по 2 углам.

DC/EC=DA/EB=CA/CB.

Выразим EB через AC, CB и DA: EB=(DA·CB)/AC (2).

Сложим почленно равенства (1) и (2):

DE+EB=(DC·AB+DA·CB)/AC;

DB=(DC·AB+DA·CB)/AC;

DB·AC=DC·AB+DA·CB.

Вписанный четырехугольник — это четырехугольник, все вершины которого лежат на одной окружности.

Центр окружности, описанной около четырехугольника — точка пересечения серединных перпендикуляров, проведенных к сторонам четырехугольника.

Для того, чтобы четырехугольник был вписанным, необходимо и достаточно, чтобы выполнялось одно из следующих равенств (признаки вписанного четырехугольника):

• ∠BAD+∠BCD=180° (сумма противоположных углов равна 180°);
• ∠ABD=∠ACD (углы, опирающиеся на одну сторону равны);
• AF·FC=BF·FD (F — точка пересечения диагоналей);
• EA·EB=EC·ED (E — точка пересечения прямых AB и СD).

Специальные случаи: 

Любые квадраты, прямоугольники, равнобедренные трапеции можно вписать в окружность.

Свойства вписанного четырехугольника:

• Произведение диагоналей вписанного четырехугольника равняется сумме произведений его противолежащих сторон.
• Диагонали вписанного четырехугольника относятся как суммы, произведений сторон, сходящихся в концах диагоналей.
• Диагонали вписанного четырехугольника разбивают его на две пары подобных треугольников.
• Сумма квадратов противолежащих сторон четырехугольника равна квадрату диаметра описанной окружности.
• Сумма противолежащих углов четырехугольника равна 180°.

Описанный четырехугольник — четырехугольник, все стороны которого касаются окружности.

Центр вписанной окружности в четырехугольник — точка пересечения биссектрис всех углов четырехугольника. Не все четырёхугольники можно описать около окружности, так как биссектрисы четырёх углов могут не пересекаться в одной точке.

Основной признак описанного четырехугольника:

Если суммы противоположных сторон четырехугольника равны, то четырехугольник является описанным.

Основное свойство описанного четырехугольника:

Если четырехугольник является описанным, то суммы противоположных сторон этого четырехугольника равны.