Дан выпуклый четырёхугольник ABCD. Отрезок MN соединяет середины его сторон AD и ВС. Известно, что 2MN = AB + CD. Докажите, что ABCD - трапеция, причём AB параллельна CD.

Доказательством того, что средняя линия трапеции равна полусумме оснований служит то, что диагональ трапеции разрезает её на два треугольника, средние линии которых и образуют среднюю линию трапеции. Это условие работает только при параллельности противоположных сторон АВ и СД. Если АВ и СД не будут параллельными, то средние линии треугольников, разделённых диагональю не совпадут с MN.

Вывод: для того, чтобы 2MN=АВ+СД нужна параллельность сторон АВ и СД. Значит АВСД - трапеция.