Рассмотрим трапецию ABCD, где AD = x, BC = y, и отрезок MN проходит через точку O пересечения диагоналей AC и BD.
Отрезок MN параллелен основаниям AD и BC. Необходимо доказать, что отрезок MN делится точкой O пополам, то есть MO = ON.
Рассмотрим треугольники BOC и DOA.
∠BOC = ∠DOA (как вертикальные углы)
∠OBC = ∠ODA (как накрест лежащие углы при параллельных прямых BC и AD и секущей BD)
Следовательно, треугольники BOC и DOA подобны по двум углам (первый признак подобия треугольников).
Из подобия треугольников следует пропорциональность сторон:
$$ \frac{BO}{OD} = \frac{CO}{OA} = \frac{BC}{AD} = \frac{y}{x} $$
Рассмотрим треугольники MOC и AOC.
∠MCO = ∠OAD (как накрест лежащие углы при параллельных прямых MC и AD и секущей AC)
∠MOC = ∠AOD (как вертикальные углы)
Следовательно, треугольники MOC и AOD подобны по двум углам.
Тогда: $$ \frac{MO}{AD} = \frac{CO}{CA} $$ Отсюда: $$ MO = \frac{AD \cdot CO}{CA} $$
Аналогично, рассмотрим треугольники ONA и OCB.
$$ \frac{ON}{BC} = \frac{AO}{AC} $$ Отсюда: $$ ON = \frac{BC \cdot AO}{AC} $$
Из равенства $$ \frac{CO}{OA} = \frac{y}{x} $$, следует, что $$ \frac{CO}{CA} = \frac{y}{x + y} $$ и $$ \frac{AO}{AC} = \frac{x}{x + y} $$
Следовательно, $$ MO = \frac{x \cdot y}{x + y} $$ и $$ ON = \frac{y \cdot x}{x + y} $$
Таким образом, MO = ON.
$$MO = ON = \frac{xy}{x+y}$$
Ответ: $$MO = ON = \frac{xy}{x+y}$$