6457. В параллелограмме
ABCD
точки
M
и
N
— середины сторон
BC
и
CD
соответственно. Могут ли лучи
AM
и
AN
делить угол
BAD
на три равные части?
Ответ. Нет.
Указание. Докажите, что лучи
AM
и
AN
делят диагональ
BD
на три равные части.
Решение. Предположим, что это возможно. Пусть
\angle BAM=\angle MAN=\angle DAN
, лучи
AM
и
AN
пересекают диагональ
BD
в точках
K
и
L
соответственно, а
O
— центр параллелограмма. Поскольку
K
— точка пересечения медиан треугольника
ABC
, то
BK=\frac{2}{3}BO=\frac{2}{3}\cdot\frac{1}{2}BD=\frac{1}{3}BD.

Аналогично докажем, что
DL=\frac{1}{3}BD
. Значит,
BK=KL=DL
.
В треугольнике
ABL
медиана
AK
является биссектрисой, поэтому треугольник
ABL
— равнобедренный. Тогда
AK
— его высота. Аналогично докажем, что
AL
— высота треугольника
AKD
. Таким образом
AK\perp BD
и
AL\perp BD
, т. е. из точки
A
на прямую
BD
опущено два различных перпендикуляра, что невозможно.