Дано: точки на одной прямой; — середина ; — середина .
Доказать: .
Доказательство. Рассмотрим два возможных случая расположения точек и относительно .
Случай : точки и лежат по одну сторону от (пусть для определённости лежит между и ).
Тогда и (по определению середины). Так как лежит между и , то (середина меньшего отрезка ) лежит между и , и
так как
(точка
между
и
). Значит,
.
Случай : точки и лежат по разные стороны от (точка между и ).
Здесь и лежат по разные стороны от на расстояниях и . Так как лежит между и (как середины отрезков по разные стороны от ),
так как
(точка
между
и
). Значит, и в этом случае
.
В обоих возможных случаях , что и требовалось доказать.