Пусть вершины A,B,C параллелограмма ABCD лежат в плоскости α. Докажем, что вершина D также лежит в этой плоскости. Пусть диагонали AC и BD параллелограмма пересекаются в точке O. Так как точки A и C лежат в α, вся прямая AC лежит в α, тогда и точка O лежит в α. Значит, прямая BO также лежит в α, поскольку точки B и O лежат в α. Но вершина D находится на прямой BO, а значит, находится в α, как и три другие вершины, что и требовалось доказать.
Вариант 2 - прямые AD и BС параллельны, если точки A,B,C лежат в α, то прямая BC лежит в α. Тогда прямая AD может либо лежать в α, либо быть параллельной α. Но прямая AD имеет с α общую точку А, значит, прямая AD лежит в α и все вершины параллелограмма лежат в α.
Объяснение: Через две пересекающиеся прямые AC и BD проведём плоскость АВСD. Четырёхугольник ABCD лежит в одной плоскости, так как две пересекающиеся прямые АС и BD определяют единственную плоскость. Если две параллельные плоскости пересекаются третьей, то прямые пересечения параллельны⇒ АВ ║CD. Тогда треугольникм АКВ и CKD подобны по двум углам (имеем даже три равных угла - <CKD=<AKB как вертикальные, а <BAC(BAK)=<ACD(KCD) и <ABD(ABK)=<BDC(KDC) как накрест лежащие при параллельных AB и CD и секущих АС и BD соответственно). Коэффициент подобия равен k=AB/CD=1/2. Из подобия имеем: KB/KD=1/2 => KD=KB*2 = 10см.
Вариант 2 - прямые AD и BС параллельны, если точки A,B,C лежат в α, то прямая BC лежит в α. Тогда прямая AD может либо лежать в α, либо быть параллельной α. Но прямая AD имеет с α общую точку А, значит, прямая AD лежит в α и все вершины параллелограмма лежат в α.
Объяснение: Через две пересекающиеся прямые AC и BD проведём плоскость АВСD. Четырёхугольник ABCD лежит в одной плоскости, так как две пересекающиеся прямые АС и BD определяют единственную плоскость. Если две параллельные плоскости пересекаются третьей, то прямые пересечения параллельны⇒ АВ ║CD. Тогда треугольникм АКВ и CKD подобны по двум углам (имеем даже три равных угла - <CKD=<AKB как вертикальные, а <BAC(BAK)=<ACD(KCD) и <ABD(ABK)=<BDC(KDC) как накрест лежащие при параллельных AB и CD и секущих АС и BD соответственно). Коэффициент подобия равен k=AB/CD=1/2. Из подобия имеем: KB/KD=1/2 => KD=KB*2 = 10см.
ответ: KD=10см.