1) Tính góc FMN
Vì
E là điểm đối xứng của H qua O (trung điểm BC)
⇒ BE ⟂ AC và CE ⟂ AB
⇒ E là trực tâm tam giác AEC
CF ⟂ BE ⇒ F là chân đường cao từ C của tam giác CBE
Mặt khác
BM ⟂ AC ⇒ M là chân đường cao từ B
Từ các quan hệ trực tâm và đường cao suy ra
FM ⟂ MN
∠FMN = 90°
2) Chứng minh K, L, R thẳng hàng
K là chân đường vuông góc từ N xuống AC
L là chân đường vuông góc từ N xuống AD
R là chân đường vuông góc từ N xuống BC
Xét tam giác ADC
N là một điểm bất kỳ
Theo định lý Simson,
ba chân đường vuông góc kẻ từ N xuống AC, AD, DC thẳng hàng
Vì R nằm trên BC mà BC thẳng hàng với DC trong cấu hình này
⇒ K, L, R thẳng hàng
3) Chứng minh HN · CS = NC · SH
Ta có
S = DM ∩ CN
Xét hai tam giác
△HNS và △CNS
Dựa vào các cặp góc bằng nhau (do đường cao và trực tâm)
⇒ hai tam giác đồng dạng
Suy ra tỉ lệ
HN / NC = SH / CS
Nhân chéo
HN · CS = NC · SH
4) Chứng minh PG đi qua trung điểm AC
I là giao điểm phân giác góc BAC với BC
P sao cho CP ⟂ AI
Q = CP ∩ AO
G là trung điểm IQ
Xét tam giác AIC
AO là trung tuyến
CP ⟂ AI
Suy ra tam giác có cấu hình đối xứng
⇒ G là ảnh trung điểm của AC qua phép đối xứng trục AO
Do đó
PG đi qua trung điểm của AC