a) Chứng minh M, E, N, F cùng nằm trên một đường thẳng:
* Vẽ thêm: Kẻ các đường thẳng qua E song song với AB và CD, cắt AD tại G và BC tại H. Tương tự, kẻ các đường thẳng qua F song song với AB và CD, cắt AD tại I và BC tại K.
* Chứng minh:
* EG // AB, FH // AB nên EG // FH.
* EG // CD, FH // CD nên EG // FH.
* Từ hai điều trên suy ra E, G, H, F thẳng hàng.
* M là trung điểm AD, G nằm trên AD và EG // AB nên G là trung điểm AE. Tương tự, H là trung điểm BF.
* N là trung điểm BC, K nằm trên BC và FK // AB nên K là trung điểm CF.
* M là trung điểm AD, N là trung điểm BC, G là trung điểm AE, H là trung điểm BF nên MN là đường trung bình của hình thang ABFE và GH là đường trung bình của hình thang ABFE.
* Suy ra MN // GH và MN = GH.
* Từ đó ta có M, N, G, H thẳng hàng.
* Kết hợp các kết quả trên, ta có M, E, N, F thẳng hàng.
b) Tính độ dài MN, MF, FN theo a, b, c, d:
* MN là đường trung bình của hình thang ABFE nên:
* MN = 1/2(AB + EF)
* Để tính EF, ta cần tìm các cạnh của tam giác EFG.
* EG = 1/2AD = d/2 (vì G là trung điểm AE)
* FH = 1/2BC = b/2 (vì H là trung điểm BF)
* EF = GH = MN (chứng minh trên)
* Từ đó suy ra: MN = 1/2(AB + EF) = 1/2(a + b/2 + d/2) = (a + b + d)/4.
* MF là đường trung bình của tam giác BCF nên:
* MF = 1/2BC = b/2.
* FN là đường trung bình của tam giác ADC nên:
* FN = 1/2AD = d/2.
Kết luận:
* Các điểm M, E, N, F cùng nằm trên một đường thẳng.
* Độ dài các đoạn thẳng:
* MN = (a + b + d)/4
* MF = b/2
* FN = d/2