Xét $ΔHAD$ vuông tại $H$ có $I$ là trung điểm cạnh huyền $DA$
⇒ $HI = IA = ID$
⇒ $ΔHAI$ cân tại $I$
mà $\widehat{A} = 60^o \, (gt)$
⇒ $ΔHAI$ đều
⇒ $AH = IH = ID$
⇒ $HB = HC$
Xét $ΔHBC$ và $ΔICB$ có:
$BC:$ cạnh chung
$HB = HC \, (cmt)$
$\widehat{HBC} = \widehat{ICB} = 60^o \, (gt)$
Do đó $ΔHBC = ΔICB\, (c.g.c)$
⇒ $\widehat{BHC} = \widehat{BIC}$
Xét tứ giác $BCIH$ có:
$\widehat{BHC} = \widehat{BIC} \, (cmt)$
$\widehat{BHC} \, và \, \widehat{BIC}$ cùng nhìn cạnh $BC$
Do đó $BCIH$ là tứ giác nội tiếp
⇒ $B, C, I, H$ cùng thuộc một đường tròn $(1)$
Xét tứ giác $BHEC$ có:
$\widehat{BHE} = 90^o \, (DH\perp AB)$
$\widehat{BCE} = 90^o \, (EC\perp BC)$
⇒ $\widehat{BHE} + \widehat{BCE} = 180^o$
Do đó $BHEC$ là tứ giác nội tiếp
⇒ $B, H, E, C$ cùng thuộc một đường tròn $(2)$
Từ $(1)(2) ⇒ B, H, I, E, C$ cùng thuộc một đường tròn.
Mặt khác, $\widehat{BHE} = \widehat{BCE} = 90^o$
⇒ $BE$ là đường kính của đường tròn ngoại tiếp đa giác $BHIEC$
⇒ $\widehat{BIE} = 90^o$ (nhìn đường kính $BE$)
⇒ $ΔBIE$ vuông tại $I$ $(3)$
Ta có:
$\widehat{IEB} = \widehat{ICB}$ (cùng nhìn cạn $IB$)
mà $\widehat{ICB} = 60^o$
nên $\widehat{IEB} = 60^o$ $(4)$
Từ $(3)(4) ⇒ ΔBIE$ là nửa tam giác đều cạnh $BE$