№1390. Диагонали и четырёхугольника пересекаются в точке . Площадь треугольника есть среднее пропорциональное между площадями треугольников и . Докажите, что — трапеция с основаниями и или параллелограмм.
Дано:
,
Доказать:
( — трапеция с основаниями , или параллелограмм)
Доказательство:
Диагонали пересекаются, поэтому четырёхугольник выпуклый, а лежит внутри обоих отрезков и .
1) Пусть . Тогда (вертикальные), , а . Поэтому
Значит, в любом выпуклом четырёхугольнике .
2) По условию . Разделив на , получаем
3) Прибавим к обеим частям :
4) У треугольников и общее основание , значит, равны их высоты: точки и одинаково удалены от прямой . В выпуклом четырёхугольнике они лежат по одну сторону от , поэтому .
5) Итак, стороны и параллельны: если и не параллельны, — трапеция с основаниями и , иначе — параллелограмм, что и требовалось доказать.
Вывод: , поэтому — трапеция с основаниями и или параллелограмм.