`a)` Vì `AB // EF` (gt)
`⇒ ∠BDF = ∠DFE` (`2` góc so le trong)
Vì `DE // BC` (gt)
`⇒ ∠EDF = ∠DFB` (`2` góc so le trong)
Xét `ΔBDF` và `ΔEFD` có:
`DF` cạnh chung
`∠BDF = ∠DFE` (chứng minh trên)
`∠EDF = ∠DFB` (chứng minh trên)
`⇒ ΔBDF = ΔEFD` `(g.c.g)`
`⇒ BD = EF` (`2` cạnh tương ứng)
Mà `BD = AD` (gt)
`⇒ AD = EF`.
`b)` Vì `AB // EF` (gt)
`⇒ ∠A = ∠FEC` (2 góc đồng vị)
và `∠ADE = ∠EFC` (`2` góc đồng vị)
Xét `ΔADE` và `ΔEFC` có:
`AD = EF` (theo câu b)
`∠A = ∠FEC` (chứng minh trên)
`∠ADE = ∠EFC` (chứng minh trên)
`⇒ ΔADE = ΔEFC` `(g.c.g)`
`c)` Vì `ΔADE = ΔEFC` (chứng minh trên)
`⇒ DE = FC` (`2` cạnh tương ứng)
Vì `DE // BC` (gt)
`⇒ ∠ADE = ∠DBF` (`2` góc đồng vị)
Và `∠BDF = ∠A` (`2` góc đồng vị)
Xét `ΔBDF` và `ΔDAE` có:
`BD = AD` (gt)
`∠A = ∠BDF` (chứng minh trên)
`∠ADE = ∠BDF` (chứng minh trên)
`⇒ ΔBDF = ΔDAE` `(g.c.g)`
`⇒ BF = DE` (`2` cạnh tương ứng)
Mà `DE = FC` (chứng minh trên)
`⇒ BF = FC`.
`⇒ F` là trung điểm của `BC`.
d) Vì `ΔADE = ΔEFC` (chứng minh trên) `(1)`
`⇒ AE = EC`. Nên `E` là trung điểm của `AC` (*)
Mà `ΔADE = ΔDBF` (chứng minh trên) `(2)`
Từ `(1)` và `(2)` suy ra `ΔEFC = ΔBFD`.
`⇒ EC = BD` (.........) (**)
Mà `D` là trung điểm của `AB`. (***)
Từ (*), (**), (***) suy ra:
`AD + DB = AE + EC`
`⇒ AB = AC`.
`⇒ ΔABC` cân tại `A`.
Xét `ΔBEA` và `ΔBEC` có:
`BE` cạnh chung
`AB = AC` (chứng minh trên)
`AE = EC` (chứng minh trên)
`⇒ ΔBEA = ΔBEC` `(c.c.c)`
`⇒ ∠AEB = ∠CEB` (`2` góc tương ứng)
Mà tổng của chúng = 180 (kề bù)
`⇒ ∠AEB = ∠CEB = 90`.
`⇒ BE ⊥ AC`. `(3)`
Vì `DE = BF` (chứng minh trên)
`DE = BD = AD` (chứng minh trên)
`⇒ BF = FC = AD = DB`
`⇒ AD + DB = BF + FC`
`⇒ AB = BC`. `(4)`
Từ `(3)` và `(4)` suy ra `BE` là trung trực của `AC`.