Учебник «Геометрия. 10–11 классы», с. 34, Доп. задачи к гл. I
№89. Точки A, B, C и D не лежат в одной плоскости. Медианы треугольников ABC и CBD пересекаются соответственно в точках M1 и M2. Докажите, что отрезки AD и M1M2 параллельны.
✎ Запись в тетрадь
Дано:A,B,C,D не в одной плоскости; M1 — точка пересечения медиан △ABC, M2 — △CBD
Доказать:AD∥M1M2
K — середина общей стороны
BC:
AK — медиана
△ABC,
DK — медиана
△CBD.
1 M1∈AK,
M2∈DK — точки пересечения медиан:
KM1:KA=1:3,
KM2:KD=1:3.
2 A,K,D не лежат на одной прямой (иначе
A,B,C,D в одной плоскости).
3 В
△AKD:
KAKM1=KDKM2 ⇒
M1M2∥AD.
4Ответ: AD∥M1M2 доказано.
Пояснение
Идея. Две медианы, проведённые к общей стороне BC, приходят в одну точку K — середину BC. Получается треугольник AKD, в котором M1 и M2 делят стороны KA и KD в одном и том же отношении.
- 1У треугольников ABC и CBD общая сторона BC. Медианы, идущие из A и из D к этой стороне, заканчиваются в её середине K — точке, одной и той же для обоих.
- 2Точка пересечения медиан делит каждую медиану в отношении 2:1, считая от вершины. Поэтому M1 и M2 лежат на третях медиан, ближайших к K: KM1=31KA, KM2=31KD.
- 3Если бы A, K, D лежали на одной прямой, то A и D были бы в плоскости, содержащей BC и эту прямую, и все четыре точки оказались бы в одной плоскости. Значит, AKD — настоящий треугольник.
- 4Если прямая отсекает от двух сторон треугольника пропорциональные отрезки, она параллельна третьей стороне (обратная теорема Фалеса). Здесь M1M2∥AD, причём M1M2=31AD.