Медианы тетраэдра - отрезки, каждый из которых соединяет вершину тетраэдра с центроидом противоположной грани, называются медианами тетраэдра.
Теорема. Медианы прямоугольного тетраэдра пересекаются в его центроиде и делятся им в отношении 3 : 1, считая от вершин.
Дано: прямоугольный тетраэдр ABCD, BN и AN - медианы.
Доказать: , BN∩AN=G
Доказательство 1. Пусть G1 и G2 - центроиды граней BCD и ACD прямоугольного тетраэдра ABCD (при вершине A 3 плоских угла - прямые) (рис. 6).
Они принадлежат медианам BN и AN этих граней. По свойству центроида треугольника AG2 : G2N=2 и BG1: G1N=2. По обратной теореме Фалеса G1G2∥AB. На основании свойства трапеции прямые AG1, BG2 и MN пересекаются в одной точке K. По теореме Менелая для треугольника AMN и прямой BG2 имею:
откуда и MK:KN=1, т. е. точка K является серединой бимедианы MN и потому совпадает с центроидом G тетраэдра. Итак, две медианы AG1 и BG2 пересекаются в центроиде G. Значит, все четыре медианы имеют общую точку G. По теореме Менелая для треугольника ABG1 и прямой MN:
или , откуда . Ясно, что это отношение не зависит от выбора медианы.
Доказательство 2. Возьму одну медиану AG1 и разделю её в отношении 3 : 1 некоторой точкой P:
, где
.
Тогда и точка P совпадает с G. Следовательно, все четыре медианы тетраэдра содержат его центроид и делятся им в отношении 3 : 1, считая от вершин.