Để đường thẳng chia hình vuông thành hai tứ giác thì đường thẳng đó phải cắt 2 cạnh đối của hình vuông
Không mất tính tổng quát, giả sử đường thẳng đó cắt 2 cạnh AB,CD của hình vuông ABCD tại E và F và cắt đường trung bình MN (đáy AB,CD) tại I
Không mất tính tổng quát giả sử $\frac{S_{AEFD}}{S_{EBCF}} = \frac{2}{5}$
Chứng minh được IM là đường trung bình của hình thang AEFD
IN là đường trung bình của hình thang EBCF
=> $IM = \frac{1}{2}.(AE+DF); IN=\frac{1}{2}.(EB+FC)$
=> $S_{AEFD} = h.IM; S_{EBCF}=h.IN$
=>$\frac{S_{AEFD}}{S_{EBCF}} = \frac{IM}{IN}=\frac{2}{5}$
Một hình vuông có 2 đường trung bình, mỗi đường trung bình ta lại dựng được 2 điểm chia đường đó theo tỉ số trên. Tổng là 4 điểm
Theo nguyên lí dirichlet thì 13=4.3 + 1 tức sẽ có 4 đường thẳng đi qua 1 điểm