5132. Через вершину выпуклого четырёхугольника проведите прямую так, чтобы она разделила площадь четырёхугольника пополам.
Решение. Предположим, что прямая, проходящая через вершину
A
выпуклого четырёхугольника
ABCD
площади
S
, пересекает противоположную сторону
BC
в точке
L
, отличной от вершины
C
, не проходит через середину
M
диагонали
BD
и при этом
S_{\triangle ABL}=S_{ALCD}
.
Пусть
P
— точка пересечения
AL
и
CM
. Тогда
AM
и
CM
— медианы треугольников
ABD
и
BCD
, поэтому
S_{\triangle ABCM}=\frac{1}{2}S_{ABCD}=S_{\triangle ABL}.

Пятиугольник
ABLPM
— общая часть четырёхугольника
ABCM
и равновеликого ему треугольника
ABL
, поэтому
S_{\triangle AMP}=S_{\triangle CLP}
. Следовательно,
LM\parallel AC
(см. задачу 4190).
Отсюда вытекает следующее построение. Если диагональ
AC
проходит через середину диагонали
BD
, то
AC
— искомая прямая. Если же диагональ
AC
пересекает диагональ
BD
не в её середине
M
, то через точку
M
проведём прямую, параллельную диагонали
AC
. Эта прямая в некоторой точке
L
пересекает либо сторону
BC
, либо сторону
CD
. Тогда прямая
AL
— искомая.