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问题: 几何问题

设四边形ABCD的对边AB,CD交于E,BC,DA交于F,线段EF,AC,BD的中点分别为K,M,N。求证:K,M,N三点共线.

解答:

如图,四边形ABCD中,M、N分别是对角线AC、BD的中点,又AD、BC的延长线相交于点P
求证:三角形PMN的面积是四边形ABCD的面积的四分之一

证明 设E,F分别边AB,CD的中点,连ME,MF,NE,NF。
则ME∥BC,MF∥AD,NE∥AD,NF∥BC,所以四边形EMFN为平行四边形。
由于NF∥BC,所以得:
S(PFN)=S(BNF)=S(BDF)/2=S(BDC)/4. (1)
同理可得:S(PFM)=S(ACD)/4. (2)
由于有
S(PMN)=S(PFN)+S(PFM)+S(FMN)=[S(BDC)+S(ACD)]/4+S(EMFN)/2.(3)
所以只需证明:
S(EMFN)=[S(ABD)-S(ACD)]/2. (4)
延长EM,NF分别交AP于G,H。平行四边形ENHG的底EN=AD/2,EN上高[即EN与AB的距离]等于三角形ABD的边AB上的高的一半,所以
S(ENHG)=S(ABD)/2.
同理可得:S(FMGH)=S(ACD)/2。
故 S(EMFN)=S(ENHG)-S(FMGH)=[S(ABD)-S(ACD)]/2.
所以(4)式成立,将(4)式代入(3)式即得所得结论.

设四边形ABCD的对边AB,CD交于E,BC,DA交于F,线段EF,AC,BD的中点分别为K,M,N。求证:K,M,N三点共线.


证明 因为S(EMN)=S(FMN),所以E与F到MN的距离相等.
从而K点在EF直线上,故K,M,N三点共线。证毕。

直线KMN称为完全四边形的牛顿线。

附件:1511650094.690065615