a)
Tứ giác $BFHD$ có:
$\widehat{BFH}+\widehat{BDH}=90{}^\circ +90{}^\circ =180{}^\circ $
$\to BFHD$ là tứ giác nội tiếp ( tứ giác có tổng hai góc đối nhau bằng $180{}^\circ $ )
Tứ giác $BFEC$ có:
$\widehat{BFC}=\widehat{BEC}=90{}^\circ $
$\to BFEC$ là tứ giác nội tiếp ( tứ giác có hai góc cùng nhìn một cạnh )
b)
Vì $BFHD$ là tứ giác nội tiếp
Nên $\widehat{HFD}=\widehat{HBD}$ ( cùng chắn cung $HD$ )
Vì $\Delta BFEC$ là tứ giác nội tiếp
Nên $\widehat{HFE}=\widehat{HBD}$ ( cùng chắn cung $EC$ )
$\to \widehat{HFD}=\widehat{HFE}$
$\to FH$ là tia phân giác $\widehat{EFD}$
Hoàn toàn chứng minh tương tự, ta có:
$EH$ là tia phân giác $\widehat{DEF}$
$DH$ là tia phân giác $\widehat{FDE}$
$\Delta DEF$ có 3 đường phân giác cắt nhau tại $H$
Nên $H$ là tâm đường tròn nội tiếp $\Delta DEF$
c)
$M$ là trung điểm $BC$
$\to OM\bot BC$ ( quan hệ đường kính – dây cung )
Mà $AD\bot BC$
Nên $OM\,\,||\,\,AD$
$\Delta BEC$ vuông tại $E$
Có $EM$ là đường trung tuyến
$\to ME=MB$
$\to \Delta MEB$ cân tại $M$
$\to \widehat{MEB}=\widehat{MBE}$
Mà $\widehat{MBE}=\widehat{CAD}$ ( cùng phụ $\widehat{BCA}$ )
Nên $\widehat{MEB}=\widehat{CAD}\,\,\,\,\,\left( 1 \right)$
Mặt khác:
Do $BFEC$ là tứ giác nội tiếp
$\to \widehat{FEB}=\widehat{FCB}$ ( cùng chắn cung $FB$ )
Mà $\widehat{FCB}=\widehat{BAD}$ ( cùng phụ $\widehat{ABC}$ )
Nên $\widehat{FEB}=\widehat{BAD}\,\,\,\,\,\left( 2 \right)$
Lấy $\left( 1 \right)\,+\,\left( 2 \right)$, ta được:
$\widehat{MEB}+\widehat{FEB}=\widehat{CAD}+\widehat{BAD}$
$\to \widehat{FEM}=\widehat{BAC}$
Tứ giác $AFHE$ có:
$\widehat{AFH}+\widehat{AEH}=90{}^\circ +90{}^\circ =180{}^\circ $
$\to AFHE$ là tứ giác nội tiếp
$\to \widehat{BAC}=\widehat{BHF}$
Mà $\widehat{BHF}=\widehat{BDF}$ ( vì $BFHD$ nội tiếp )
Nên $\widehat{BAC}=\widehat{BDF}$
Mà $\widehat{FEM}=\widehat{BAC}$ ( mới chứng minh ở trên )
$\to \widehat{BDF}=\widehat{FEM}$
Vậy $DMEF$ là tứ giác nội tiếp ( góc ngoài bằng góc đối trong )