a) Ta có: $AB = BP \, (gt)$
$AC = CQ \, (gt)$
$\Rightarrow BC$ là đường trung bình
$\Rightarrow BC//PQ; \, BC = \dfrac{PQ}{2}$
mà $PQ//MN$ ($MNPQ$ là hình chữ nhật)
nên $BC//MN$
b) Ta có:
$BC//MN$ (câu a)
$\Rightarrow BC//DN$ $(1)$
Ta lại có: $BC = \dfrac{PQ}{2} =\dfrac{MN}{2}$
$DN = DM = \dfrac{MN}{2}$
$\Rightarrow BC = DN$ $(2)$
$(1)(2) \Rightarrow BCDN$ là hình bình hành
c) Ta có: $BC//QP$
$\Rightarrow BC\perp NP$
Xét $∆NCP$ có:
$PA$ là đường cao ứng với cạnh $NC$ $(PA\perp NC)$
$CB$ là đường cao ứng với cạnh $NP$ $(CB\perp NP)$
$PA$ giao $CB$ tại $B$
$\Rightarrow B$ là trực tâm của $∆NCP$
$\Rightarrow NE$ là đường cao ứng với cạnh $CP$
hay $NE\perp CP$
$\Rightarrow\widehat{CEF} = 90^o$
Ta có: $BCDN$ là hình bình hành (câu b)
$\Rightarrow \widehat{DCB} = \widehat{DNB}$
$BC//PQ$
$\Rightarrow \widehat{BCE} = \widehat{QPC}$ (so le trong)
mà $\widehat{QPC} = \widehat{PNE}$ (cùng phụ $\widehat{NPE}$)
nên $\widehat{BCE} = \widehat{PNE}$
Ta được: $\widehat{DNE} + \widehat{PNE} =\widehat{PND} = 90^o$
$\Rightarrow\widehat{BCD} + \widehat{BCE} = 90^o = \widehat{DCE}$
Xét tứ giác $DCEF$ có:
$\widehat{F} = 90^o \, (DF\perp NE)$
$\widehat{E} = 90^o \, (cmt)$
$\widehat{DCE} = 90^o \, (cmt)$
Do đó $DCEF$ là hình chữ nhật
d) Ta có:
$BC//PQ$
$\Rightarrow BC\perp NP$
$\Rightarrow CH\perp NP$
$\Rightarrow \widehat{H} = 90^o$
$CG\perp MN\, (gt)$
$\Rightarrow\widehat{G} = 90^o$
Xét tứ giác $CGNH$ có:
$\widehat{G} = \widehat{N} = \widehat{H} = 90^o$
Do đó $CGNH$ là hình chữ nhật
$\Rightarrow CG = NH$
Xét $∆GCD \, (\widehat{G} = 90^o)$ và $∆HNB \, (\widehat{H} = 90^o)$ có:
$CG = NH \, (cmt)$
$CD = NB$ ($CDNB$ là hình bình hành)
Do đó $∆GCD = ∆HNB$ (cạnh huyền - cạnh góc vuông)
$\Rightarrow GD = BH$
Ta lại có: $BC//MN$ (câu a)
$\Rightarrow BH//GD$
Xét tứ giác $GDHB$ có:
$GD=BH \,(cmt)$
$GD//BH$
Do đó $GDHB$ là hình bình hành
$\Rightarrow$ hai đường chéo $DB, GH$ cắt nhau tại trung điểm mỗi đường