①
四角形の内角の和は360°だから
∠A+∠B+∠C+∠D=360° …(a)
条件より、
∠A=∠C、∠B=∠D
であるから、これを(a)に代入して、
∠A+∠B+∠A+∠B=360°
∴ ∠A+∠B=180° …(b)
②
図より、ABEは一直線だから
∠ABC+∠EBC=180° …(c)
(b)(c)において
∠B=∠ABC
だから
∠A=∠EBC
よって、同位角が等しいので
AD//BC
③
②と同様に同位角が等しいことを示せばよい。
(b)と∠B=∠Dより
∠A+∠D=180° …(d)
図において、ADをDの方向に延長し点Fをとる。
ADFは一直線だから、
∠ADC+∠FDC=180° …(e)
(d)(e)において、
∠D=∠ADC
だから
∠A=∠FDC
よって同位角が等しいので
AB//DC
以上②③から、対辺が互いに平行だから
四角形ABCDは平行四辺形