№828. Докажите, что в любом четырёхугольнике какие-то две противоположные вершины лежат по разные стороны от прямой, проходящей через две другие вершины.
Дано:
— четырёхугольник
Доказать:
две противоположные вершины лежат по разные стороны от прямой через две другие
Доказательство:
Рассмотрим прямую . Если точки и лежат по разные стороны от неё, утверждение доказано.
Пусть и лежат по одну сторону от прямой . Стороны четырёхугольника не пересекаются, поэтому одна из этих вершин лежит внутри треугольника, образованного тремя другими вершинами. Пусть, например, лежит внутри треугольника .
Луч выходит из вершины и проходит внутри угла , поэтому он пересекает противоположную сторону треугольника.
Значит, прямая пересекает отрезок , т. е. вершины и лежат по разные стороны от прямой .
Ответ: утверждение доказано.