Cho từ giác lồi M,N,P,Q lần lượt là trung điểm AB,BC,DC,AD.
a) chứng minh rằng [tex]MP\leqslant \frac{1}{2}\left ( BC+AD \right )[/tex]
b) chứng minh rằng từ giác ABCD là hình bình hành khi và chỉ khi [tex]MP+NQ=\frac{1}{2}\left ( AB+BC+CD+DA \right )[/tex]

a) *TH1: [tex]AD[/tex] không song song [tex]BC[/tex]
Gọi I là trung điểm của BD [tex]\Rightarrow I,M,P[/tex] k thẳng hàng
Suy ra: MI, IP lần lượt là đường trung bình của [tex]\Delta ABD;\Delta BDC[/tex]
[tex]\Rightarrow MI= \frac{1}{2}AD;IP=\frac{1}{2}BC\Rightarrow MI+IP=\frac{1}{2}(AD+BC)[/tex]
Mà: [tex]IM+IP> MP[/tex] (BĐT trong tam giác)
[tex]\Rightarrow MP< \frac{1}{2}(AD+BC)[/tex] (1)
*TH2: [tex]AD\parallel CB[/tex]
Khi đó: [tex]MP[/tex] là đường trung ình của hình thang
[tex]\Rightarrow MP=\frac{1}{2}(AD+BC)[/tex] (2)
Từ (1) và (2) suy ra: [tex]MP\leq \frac{1}{2}(AD+BC)[/tex] (!)
Dấu ''='' xảy ra khi: [tex]AD\parallel BC[/tex]
b)
CMTT như câu a) ta được: [tex]NQ\leq \frac{1}{2}(AB+DC)[/tex] (!!)
Dấu ''='' xảy ra khi: [tex]AB\parallel CD[/tex]
Cộng (!) và (!!) theo vế ta được: [tex]MP+NQ\leq \frac{1}{2}(AB+BC+CD+AC)[/tex]
Dấu ''='' xảy ra khi: [tex]AB\parallel CD;AD\parallel BC \Rightarrow ABCD[/tex] là HBH
Vậy ABCD là HBH khi và chỉ khi [tex]MP+NQ=\frac{1}{2}(AB+BC+CD+DA)[/tex]