Решение:
3. Доказательство и нахождение АС:
- Доказательство ∠C = ∠D:
- Рассмотрим треугольники \( ΔAOD \) и \( ΔBOC \).
- По условию \( AO = BO \).
- Вертикальные углы \( ΔAOD \) и \( ΔBOC \) равны: \( AOD = BOC \).
- Углы \( DBC = CAD \) по условию.
- Рассмотрим \( ΔABD \) и \( ΔBAC \).
- \( AB \) — общая сторона.
- \( DBC = CAD \) (дано).
- \( AO = BO \) (дано).
- Из \( AO = BO \) следует, что \( ΔAOB \) — равнобедренный, значит \( OAB = OBA \).
- \( CAD \) состоит из \( CAO + OAB \).
- \( DBC \) состоит из \( CBO + OAD \).
- Так как \( CAD = DBC \) и \( OAB = OBA \), то \( CAO = CBO \).
- Рассмотрим \( ΔABC \) и \( ΔABD \).
- \( AO = BO \) (дано).
- \( CAD = DBC \) (дано).
- \( CAO = CBO \) (доказано выше).
- \( ΔABC \) и \( ΔABD \) равны по двум углам и прилежащей стороне (углы \( CAB = DBA \), \( CBA = DAB \) из \( CAD = DBC \) и \( OAB = OBA \)) и общей стороне AB.
- Следовательно, \( AC = BD \).
- Из равенства треугольников \( ΔAOD \) и \( ΔBOC \) следует, что \( OAD = OBC \) и \( ODA = OCB \).
- \( C = OCB \) и \( D = ODA \).
- Таким образом, \( C = D \).
- Нахождение АС:
- Из доказанного равенства треугольников \( ΔABC \) и \( ΔABD \) следует, что соответствующие стороны равны: \( AC = BD \).
- По условию \( BD = 12 \) см.
- Следовательно, \( AC = 12 \) см.
Ответ: ∠C = ∠D, AC = 12 см.