ABCD là hình chữ nhật nên AB = CD, AC = BD và OA = OB = OC = OD.
Ta có CB ^ AI (vì ABCD là hình chữ nhật) Þ CB là đường cao của DCAI. (1)
DFBD vuông tại F (vì F là hình chiếu của D lên BE) có FO là trung tuyến ứng với cạnh huyền BD nên OF =1212BD Þ OF = 1212AC.
DFAC có FO là đường trung tuyến ứng với cạnh AC mà FO = 1212
AC nên DFAC vuông tại F. Suy ra AF ^ CI hay AF là đường cao của DCAI. (2)
K là giao điểm của AF với CB nên từ (1) và (2) suy ra K là trực tâm của DCAI. Do đó IK ^ AC. (3)
Mặt khác, tứ giác ABEC có AB = CE (cùng bằng CD) và AB // CE (vì AB // CD) nên là hình bình hành Þ BE // AC Þ BF //AC Þ ABFC là hình thang.
Lại có DFDE vuông tại F, FC là trung tuyến ứng với cạnh DE (vì CD = CE) nên
CF = CD Þ CF = AB (vì AB = CD). Suy ra tam giácBAC = tam giác FCA (cạnh huyền – cạnh góc vuông) Þ AF = BC.
Hình thang ABFC có hai đường chéo AF và BC bằng nhau nên là hình thang cân. Suy ra góc IAC= góc ICA Þ DIAC cân tại I Þ IO là trung tuyến đồng thời là đường cao. Hay IO vuông góc AC. (4)
Từ (3) và (4) suy ra I, K, O thẳng hàng (đpcm).