1513. Замечательное свойство трапеции. Докажите, что точка пересечения продолжений боковых сторон трапеции, середины оснований и точка пересечения диагоналей лежат на одной прямой.
Указание. Докажите, что прямая, проходящая через точку пересечения продолжений боковых сторон (или точку пересечения диагоналей) и середину одного из оснований, проходит через середину другого основания.
Решение. Первый способ. Пусть
Q
— точка пересечения продолжений боковых сторон
AB
и
CD
трапеции
ABCD
,
M
— середина меньшего основания
BC
,
P
— точка пересечения диагоналей
AC
и
BD
,
N
— точка пересечения прямой
QM
с большим основанием
AD
.
Из подобия треугольников
QBM
и
QAN
следует, что
\frac{QM}{QN}=\frac{BM}{AN}
, а из подобия треугольников
QCM
и
QDN
\frac{QM}{QN}=\frac{CM}{DN}
. Поэтому
\frac{BM}{AN}=\frac{CM}{DN}
, а так как
BM=CM
, то
AN=DN
, т. е.
N
— середина
AD
.
Аналогично докажем, что прямая, проходящая через точку
P
пересечения диагоналей и середину одного из оснований, проходит через середину другого основания.
Второй способ. При гомотетии с центром в точке
P
пересечения диагоналей
AC
и
BD
, переводящей вершину
B
трапеции
ABCD
в вершину
D
, точка
C
переходит в точку
A
, основание
BC
— в основание
DA
, середина
M
основания
BC
— в середину
N
основания
DA
. Следовательно, прямая
MN
проходит через центр гомотетии, т. е. через точку
P
.
Аналогично докажем, что прямая
MN
проходит через точку пересечения прямых
AB
и
DC
.


Примечание. Это утверждение — частный случай теоремы о пропорциональных отрезках на параллельных прямых (см. задачу 1597).