Vi tam giac AMB can tai A nen AM=AB ma AB=DC ( ABCD la hbh ) suy ra AM=AB=CD

tuong tu BC=CN=AD

Ta co DM=AD+AM

         DN=DC+CN

Ma AD=CN va AM=CD nen DM=DN suy ra tam giac DMN can tai D (dpcm)

Ta có:

∠ (BAD) + ∠ ∠ (ADC) = 180 0  (hai góc trong cùng phía bù nhau)

⇒  ∠ (ADC) =  180 0  -  ∠ (BAD) =  180 0  – α

∠ (CDF) =  ∠ (ADC) +  ∠ (ADF) =  180 0  - α 2 + 60 0 = 240 0 - α

Suy ra:  ∠ (CDF) =  ∠ (EAF)

Xét  ∆ AEF và ∆ DCF: AF = DF ( vì  ∆ ADF đều)

AE = DC (vì cùng bằng AB)

∠ (CDF) =  ∠ (EAF) (chứng minh trên)

Do đó:  ∆ AEF =  ∆ DCF (c.g.c) ⇒ EF = CF (1)

∠ (CBE) =  ∠ (ABC) + 60 0 = 180 0 - α + 60 0 = 240 0 - α

Xét ΔBCE và ΔDFC: BE = CD ( vì cùng bằng AB)

∠ (CBE) =  ∠ (CDF) = 240 0 - α

BC = DF (vì cùng bằng AD)

Do đó  ∆ BCE =  ∆ DFC (c.g.c) ⇒ CE = CF (2)

Từ (1) và (2) suy ra: EF = CF = CE

Vậy  ∆  ECF đều.

∠ (BAD) +  ∠ (BAC) +  ∠ (DAE) +  ∠ (EAC) = 360 0

Lại có:  ∠ (BAD) =  90 0 ,  ∠ (EAC) =  90 0

Suy ra:  ∠ (BAC) +  ∠ (DAE) =  180 0  (1)

AE // DI (gt)

⇒  ∠ (ADI) +  ∠ (DAE) =  180 0 (2 góc trong cùng phía)

Từ (1) và (2) suy ra:  ∠ (BAC) =  ∠ (ADI)

Xét ∆ ABC và  ∆ DAI có:

AB = AD ( vì tam giác ABD vuông cân).

AC = DI ( = AE)

∠ (BAC) =  ∠ (ADI) ( chứng minh trên)

Suy ra:  ∆ ABC =  ∆ DAI (c.g.c) ⇒ IA = BC

∆ ABC =  ∆ DAI (chứng minh trên) ⇒ ∠ (ABC) = ∠ A 1  (3)

Gọi giao điểm IA và BC là H.

Ta có:  ∠ A 1 +  ∠ (BAD) +  ∠ A 2 = 180 0  (kề bù)

Mà  ∠ (BAD) =  90 0  (gt) ⇒  ∠ A 1 +  ∠ A 2 =  90 0  (4)

Từ (3) và (4) suy ra:  ∠ (ABC)+  ∠ A 2 =  90 0

Trong ∆ AHB ta có:  ∠ (AHB) +  ∠ (ABC)+  ∠ A 2 = 180 0

Suy ra  ∠ (AHB) =  90 0  ⇒ AH ⊥ BC hay IA ⊥ BC