14314. Докажите, что объём тетраэдра, вершинами которого являются точка
G
пересечения медиан данного тетраэдра
ABCD
и три середины его рёбер, не лежащие в одной плоскости с точкой
G
, равен
\frac{1}{16}
объёма
ABCD
(теорема Монжа).
Решение. Пусть точки
A_{1}
,
B_{1}
,
C_{1}
— середины одной из граней тетраэдра, например, грани
ABC
. Тогда площадь основания
A_{1}B_{1}C_{1}
тетраэдра
A_{1}B_{1}C_{1}G
равна четверти площади грани
ABC
тетраэдра
ABCD
, а высота тетраэдра
A_{1}B_{1}C_{1}G
, проведённая из точки
G
, — четверти высоты тетраэдра
ABCD
. Следовательно,
V_{A_{1}B_{1}C_{1}G}=\frac{1}{4}\cdot\frac{1}{4}V_{ABCD}=\frac{1}{16}V_{ABCD}.

Аналогично для трёх остальных таких тетраэдров.
Пусть точки
A_{1}
,
B_{1}
,
C_{1}
— середины рёбер с общей вершиной в вершине тетраэдра
ABCD
, например, с вершиной
D
. Тогда площадь основания
A_{1}B_{1}C_{1}
(подобного треугольнику
ABC
с коэффициентом
\frac{1}{2}
) тетраэдра
A_{1}B_{1}C_{1}G
равна четверти площади грани
ABC
тетраэдра
ABCD
, а высота тетраэдра
A_{1}B_{1}C_{1}G
, проведённая из точки
G
, — четверти высоты тетраэдра
ABCD
. Следовательно,
V_{A_{1}B_{1}C_{1}G}=\frac{1}{4}\cdot\frac{1}{4}V_{ABCD}=\frac{1}{16}V_{ABCD}.

Аналогично для трёх остальных таких тетраэдров.
Во всех остальных случаях среди точек
A_{1}
,
B_{1}
,
C_{1}
есть две, лежащие на противоположных рёбрах тетраэдра
ABCD
, а значит, на прямой, проходящей через точку
G
(см. задачу 7108). Тогда точка
G
лежит в плоскости, проходящей через точки
A_{1}
,
B_{1}
,
C_{1}
, что противоречит условию задачи.