Теорема (замечательное свойство трапеции). Точка пересечения продолжений боковых сторон трапеции, середины оснований и точка пересечения диагоналей лежат на одной прямой.
Пусть продолжения боковых сторон AB и CD стороны трапеции ABCD пересекаются в точке E, и пусть точка M — середина основания BC.
Так как существует гомотетия с центром E и положительным коэффициентом, переводящая треугольник EBC в треугольник ЕAD. При этой гомотетии точка M перейдет в некоторую точку N на стороне AD. Гомотетия сохраняет отношение отрезков, поэтому
а значит, N — середина AD.
Пусть диагонали трапеции пересекаются в точке O. Так как существует гомотетия с центром O и отрицательным коэффициентом, переводящая треугольник OBC в треугольник ODA. При этом середина M стороны BC переходит в середину N стороны AD.
Таким образом, прямая MN, проходящая через середины оснований трапеции, содержит точки E и O.
Примечание.
Доказательство, использующее только подобие, приведено здесь: 3404.
Доказательство при помощи векторов приведено здесь: 3212

