* Xét điểm M nằm trong góc AOD
Kẻ MH ⊥ OA, MK ⊥ OD
Xét hai tam giác MHO và MKO:
∠(MHO) = ∠(MKO) = 90o
MH = MK
OM cạnh huyền chung
Suy ra: ΔMHO = ΔMKO
(cạnh huyền - cạnh góc vuông)
Suy ra: ∠(MOH) = ∠(MOK)(2 góc tương ứng)
Hay OM là tia phân giác của ∠(AOD).
* Ngược lại, M nằm trên tia phân giác của ∠(AOD)
Xét hai tam giác vuông MHO và MKO, ta có:
∠(MHO) = ∠(MKO)= 90o
∠(MOH) = ∠(MOK)
OM cạnh huyền chung
Suy ra: ΔMHO = ΔMKO (cạnh huyền - góc nhọn)
Suy ra: MH = MK (2 cạnh tương ứng)
Vậy tập hợp các điểm M cách đều OA và OD là tia phân giác Ox của góc AOD.
Tương tự M nằm trong các góc AOC, DOB, BOC thì tập hợp các điểm M là tia phân giác Oy, Oy’, Ox’.
Vậy tập hợp các điểm M cách đều hai đường thẳng AB và CD cắt nhau tại O là hai đường thẳng xx’ và yy’ là đường phân giác của các góc tạo bởi hai đường thẳng AB và CD.