a)
Tứ giác B F H D BFHD B F H D có:
B F H ^ + B D H ^ = 90 ∘ + 90 ∘ = 180 ∘ \widehat{BFH}+\widehat{BDH}=90{}^\circ +90{}^\circ =180{}^\circ B F H + B D H = 9 0 ∘ + 9 0 ∘ = 1 8 0 ∘
→ B F H D \to BFHD → B F H D là tứ giác nội tiếp ( tứ giác có tổng hai góc đối nhau bằng 180 ∘ 180{}^\circ 1 8 0 ∘ )
Tứ giác B F E C BFEC B F E C có:
B F C ^ = B E C ^ = 90 ∘ \widehat{BFC}=\widehat{BEC}=90{}^\circ B F C = B E C = 9 0 ∘
→ B F E C \to BFEC → B F E C là tứ giác nội tiếp ( tứ giác có hai góc cùng nhìn một cạnh )
b)
Vì B F H D BFHD B F H D là tứ giác nội tiếp
Nên H F D ^ = H B D ^ \widehat{HFD}=\widehat{HBD} H F D = H B D ( cùng chắn cung H D HD H D )
Vì Δ B F E C \Delta BFEC Δ B F E C là tứ giác nội tiếp
Nên H F E ^ = H B D ^ \widehat{HFE}=\widehat{HBD} H F E = H B D ( cùng chắn cung E C EC E C )
→ H F D ^ = H F E ^ \to \widehat{HFD}=\widehat{HFE} → H F D = H F E
→ F H \to FH → F H là tia phân giác E F D ^ \widehat{EFD} E F D
Hoàn toàn chứng minh tương tự, ta có:
E H EH E H là tia phân giác D E F ^ \widehat{DEF} D E F
D H DH D H là tia phân giác F D E ^ \widehat{FDE} F D E
Δ D E F \Delta DEF Δ D E F có 3 đường phân giác cắt nhau tại H H H
Nên H H H là tâm đường tròn nội tiếp Δ D E F \Delta DEF Δ D E F
c)
M M M là trung điểm B C BC B C
→ O M ⊥ B C \to OM\bot BC → O M ⊥ B C ( quan hệ đường kính – dây cung )
Mà A D ⊥ B C AD\bot BC A D ⊥ B C
Nên O M   ∣ ∣   A D OM\,\,||\,\,AD O M ∣ ∣ A D
Δ B E C \Delta BEC Δ B E C vuông tại E E E
Có E M EM E M là đường trung tuyến
→ M E = M B \to ME=MB → M E = M B
→ Δ M E B \to \Delta MEB → Δ M E B cân tại M M M
→ M E B ^ = M B E ^ \to \widehat{MEB}=\widehat{MBE} → M E B = M B E
Mà M B E ^ = C A D ^ \widehat{MBE}=\widehat{CAD} M B E = C A D ( cùng phụ B C A ^ \widehat{BCA} B C A )
Nên M E B ^ = C A D ^      ( 1 ) \widehat{MEB}=\widehat{CAD}\,\,\,\,\,\left( 1 \right) M E B = C A D ( 1 )
Mặt khác:
Do B F E C BFEC B F E C là tứ giác nội tiếp
→ F E B ^ = F C B ^ \to \widehat{FEB}=\widehat{FCB} → F E B = F C B ( cùng chắn cung F B FB F B )
Mà F C B ^ = B A D ^ \widehat{FCB}=\widehat{BAD} F C B = B A D ( cùng phụ A B C ^ \widehat{ABC} A B C )
Nên F E B ^ = B A D ^      ( 2 ) \widehat{FEB}=\widehat{BAD}\,\,\,\,\,\left( 2 \right) F E B = B A D ( 2 )
Lấy ( 1 )  +  ( 2 ) \left( 1 \right)\,+\,\left( 2 \right) ( 1 ) + ( 2 ) , ta được:
M E B ^ + F E B ^ = C A D ^ + B A D ^ \widehat{MEB}+\widehat{FEB}=\widehat{CAD}+\widehat{BAD} M E B + F E B = C A D + B A D
→ F E M ^ = B A C ^ \to \widehat{FEM}=\widehat{BAC} → F E M = B A C
Tứ giác A F H E AFHE A F H E có:
A F H ^ + A E H ^ = 90 ∘ + 90 ∘ = 180 ∘ \widehat{AFH}+\widehat{AEH}=90{}^\circ +90{}^\circ =180{}^\circ A F H + A E H = 9 0 ∘ + 9 0 ∘ = 1 8 0 ∘
→ A F H E \to AFHE → A F H E là tứ giác nội tiếp
→ B A C ^ = B H F ^ \to \widehat{BAC}=\widehat{BHF} → B A C = B H F
Mà B H F ^ = B D F ^ \widehat{BHF}=\widehat{BDF} B H F = B D F ( vì B F H D BFHD B F H D nội tiếp )
Nên B A C ^ = B D F ^ \widehat{BAC}=\widehat{BDF} B A C = B D F
Mà F E M ^ = B A C ^ \widehat{FEM}=\widehat{BAC} F E M = B A C ( mới chứng minh ở trên )
→ B D F ^ = F E M ^ \to \widehat{BDF}=\widehat{FEM} → B D F = F E M
Vậy D M E F DMEF D M E F là tứ giác nội tiếp ( góc ngoài bằng góc đối trong )