Короткий ответ. Утверждение верно: \(MN\parallel\alpha\), потому что \(MN\) — средняя линия трапеции, а значит, параллельна основанию, лежащему в плоскости \(\alpha\).
Чертёж (схема):
B ●────────────● C
/ \
M ● · · · · · · · ·● N — MN
/ \
A ●──────────────────────● D AD ⊂ α
\__________________/
плоскость α
\(M\) — середина \(AB\), \(N\) — середина \(CD\).
Дано:
\(ABCD\) — трапеция, \(AD\parallel BC\);
\(\alpha\) — плоскость, \(AD\subset\alpha\) (для другого основания — аналогично);
\(M\) — середина \(AB\), \(N\) — середина \(CD\).
Считаем, что \(\alpha\) не совпадает с плоскостью трапеции.
Доказать:
\(MN\parallel\alpha\).
Доказательство:
\(M\) и \(N\) — середины боковых сторон, значит, \(MN\) — средняя линия трапеции.
Поэтому \[ MN\parallel AD. \]По условию \[ AD\subset\alpha. \]
\(MN\) не лежит в плоскости \(\alpha\).
Пусть \(\beta\) — плоскость трапеции \(ABCD\). Плоскости \(\alpha\) и \(\beta\) различны и обе содержат прямую \(AD\), поэтому \[ \alpha\cap\beta=AD. \] Точки \(M,N\) лежат в \(\beta\), но не лежат на \(AD\), значит, они не лежат в \(\alpha\). Поэтому и \(MN\not\subset\alpha\).Используем признак параллельности прямой и плоскости:
если прямая не лежит в плоскости и параллельна какой-либо прямой этой плоскости, то она параллельна плоскости.У нас: \[ MN\parallel AD,\qquad AD\subset\alpha,\qquad MN\not\subset\alpha. \] Следовательно, \[ MN\parallel\alpha. \]
Что важно понять. Это не отдельная аксиома, а признак параллельности прямой и плоскости. Если плоскость \(\alpha\) проведена через другое основание \(BC\), доказательство такое же: \(MN\parallel BC\), а \(BC\subset\alpha\).
Важный нюанс. Если бы \(\alpha\) совпадала с плоскостью самой трапеции, то \(MN\) лежала бы в \(\alpha\), а не была бы параллельна ей в строгом смысле. В задаче обычно подразумевается, что через основание проведена другая плоскость.