№418. Даны шесть точек. Известно, что прямая, проходящая через любые две точки, содержит по крайней мере ещё одну из данных точек. Докажите, что все эти точки лежат на одной прямой.
Дано:
шесть точек
на прямой через любые две из них лежит ещё хотя бы одна из данных точек
Доказать:
все шесть точек лежат на одной прямой
Доказательство:
Возьмём две из данных точек, и . По условию на прямой лежит ещё одна из данных точек — назовём её , а прямую обозначим . Остальные три точки назовём , , .
Докажем, что точка лежит на . Предположим противное: . Проведём прямые , и . Это три разные прямые: если бы, например, и совпали, то точка лежала бы на прямой , то есть на .
По условию на прямой лежит ещё одна из данных точек, кроме и . Это не и не : иначе прямая имела бы с две общие точки и совпала бы с ней. Значит, на лежит или . Точно так же на и на лежит или .
Прямых три, а точек и — две, поэтому одна из них — пусть — лежит на двух из этих прямых, например на и . Но две разные прямые имеют не больше одной общей точки, а общая точка и — это :
Это невозможно: и — разные точки. Противоречие, значит, .
Точно так же и . Итак, все шесть точек лежат на прямой .
Ответ: все шесть точек лежат на одной прямой — что и требовалось доказать.