Теорема 3 (замечательное свойство трапеции). Cередины оснований трапеции, точка пересечения диагоналей и точка пересечения продолжений боковых сторон лежат на одной прямой.
1. Пусть диагонали AC и BD трапеции ABCD пересекаются в точке O, точка M — середина основания BC, прямая MO пересекает основание AD в точке N. Из подобия треугольников BMO и CNO, а также треугольников CMO и ANO получаем:
откуда
Следовательно, точка N — середина AD.
2. Продолжим боковые AB и CD стороны трапеции ABCD до точки пересечения в точке E. Пусть точка M — середина основания BC, и пусть прямая ЕM пересекает сторону AD в точке N. Из подобия треугольников BEM и AEN, а также треугольников EMC и END находим:
откуда
Следовательно, точка N — середина AD.
Итак, прямая MN, проходящая через середины оснований трапеции, содержит точки E и O.
Примечание.
Доказательства при помощи векторов и при помощи гомотетии приведены в заданиях 4212 и 4159.

