Theo tính chất tia phân giác của một góc, ta có
x O z ^ = y O z ^ = 1 2 x O y ^
x O t ^ = t O z ^ = 1 2 x O z ^
z O m ^ = y O m ^ = 1 2 y O z ^ (1)
Từ đó, suy ra t O z ^ = m O z ^
Mặt khác, Ox và Ot cùng thuộc một nửa mặt phẳng bò chứa tia Oz; Oy và Om cùng thuộc nửa mặt phẳng còn lại. Do đó, tia Oz nằm giữa hai tia Ot và Om.
Vậy tia Oz là tia phân giác của góc tOm.