Trên cạnh BA của \(\Delta\)ABC lấy điểm G sao cho BG = BC. Ta có:
^CFB = 1800 - ^BCF - ^CBF = 1800 - ^BCE - ^CBE = 700 => ^CFB = ^BCF (=700)
=> \(\Delta\)CBF cân tại B => BF = BC = BG => \(\Delta\)GBF cân tại B => ^BGF = (1800 - ^GBF)/2 = 800
=> ^FGA = 1000. Gọi GF cắt AC tại L. Trên đoạn GL lấy điểm F' sao cho ^CAF' = 100
Qua F' dựng đường thẳng song song với AB, đường thẳng này cắt AC tại H
Trên nửa mặt phẳng bờ AB có chứa điểm C, dựng \(\Delta\)GAK đều
Xét \(\Delta\)ALG: ^LGA = 1000 (cmt), ^LAG = 400 => \(\Delta\)ALG cân tại G => \(\Delta\)LF'H cân tại F' (F'H // AG)
Xét \(\Delta\)CLG: ^GCL = ^ACB - ^BCG = 200, ^CLG = 1800 - ^GLA = 1400 => \(\Delta\)CLG cân tại L
Có ^GAF' = ^BAC - ^CAF' = 300 = ^GAK/2 => ^GAF' = ^KAF'. Từ đây dễ có \(\Delta\)F'GA = \(\Delta\)F'KA (c.g.c)
=> F'G = F'K => \(\Delta\)GF'K cân tại F'. Do ^F'GK = ^F'GA - ^KGA = 400 nên ^GF'K = 1000
Suy ra ^GF'K = ^HF'L (= ^AGL = 1000) => ^GF'H = ^KF'L (= 1000 - ^KF'H)
Kết hợp với F'H = F'L; F'G = F'K (cmt) suy ra \(\Delta\)HF'G = \(\Delta\)LF'K (c.g.c) => ^F'LK = ^F'HG
Dễ dàng tính được ^F'LK = ^GLK = (1800 - 400)/2 = 700 => ^F'HG = 700 => ^HGA = 700 (Vì F'H // AG)
Ta thấy \(\Delta\)AGH có ^GAH = 400 , ^HGA = 700 => \(\Delta\)AGH cân tại A
Từ đó AH = AG = GL = CL (Vì các tam giác AGL, CLG cân). Dễ dàng chứng minh:
\(\Delta\)CLF' = \(\Delta\)AHF' (c.g.c) (F'L = F'H, ^F'LC = ^F'HA, CL = AH) => ^LCF' = ^HAF' = ^CAF' = 100
=> ^BCF' = 700 = ^BCE => CF' trùng CE. Ban đầu ta nhận thấy CE cắt GL tại F
Mà CF' trùng CE, F' thuộc GL nên F' trùng F. Tức là ^CAF = ^CAF' = 100 => ^CAF + ACB = 900
Vậy thì AF vuông góc với BC (đpcm).
