Gọi \(N\) là trung điểm của đoạn thắng \(AB\) \(;\) \(N'\) là giao điểm của \(GM\) và \(AB\)
Tứ giác \(ABCD\) là hình thang nên \(AB\text{//}CD\)
Khi đó,
\(\Delta GMD\) có \(AN'\text{//}MD\), nên \(\frac{AN'}{MD}=\frac{GN'}{GM}\) (hệ quả của định lý Ta-lét) \(\left(3\right)\)
\(\Delta GMC\) có \(N'B\text{//}MC\), nên \(\frac{N'B}{MC}=\frac{GN'}{GM}\) \(\left(4\right)\)
\(\left(3\right);\) \(\left(4\right)\) \(\Rightarrow\) \(\frac{AN'}{MD}=\frac{N'B}{MC}\) \(\left(=\frac{GN'}{GM}\right)\)
Mà \(MD=MC\) \(\left(gt\right)\), do đó, \(AN'=N'B\) hay \(N'\) phải trùng với \(N\)
Tức là ba điểm \(G,\) \(N,\) \(M\) thẳng hàng \(\left(\text{*}\right)\)
Tương tự, ta cũng chứng minh được ba điểm \(N,\) \(O,\) \(M\) thẳng hàng \(\left(\text{**}\right)\)
Từ \(\left(\text{*}\right)\) và \(\left(\text{**}\right)\) suy ra bốn điểm \(G,\) \(N,\) \(O,\) \(M\) thẳng hàng
Vậy, đoạn thẳng \(GO\) sẽ lần lượt đi qua \(N\) và \(M\) hay đi qua trung điểm của \(AB\) và \(CD\)