Gọi F là trung điểm MN.\(C_1\) là tiếp điểm của (P) và (Q).\(FC_1\) cắt AB,AC tại D,E.
\(\Rightarrow\left(P\right),\left(Q\right)\) lần lượt là đường tròn nội tiếp của \(\Delta DBF,\Delta EFC\)
Dễ dàng chứng minh được PQNM là hình chữ nhật (có 3 góc vuông)
\(\Rightarrow FC_1\bot BC\)
Xét \(\Delta DFB\) và \(\Delta CFE:\) Ta có: \(\left\{{}\begin{matrix}\angle EFC=\angle BFD=90\\\angle ECF=\angle BDF=90-\angle ABC\end{matrix}\right.\)
\(\Rightarrow\Delta DFB\sim\Delta CFE\left(g-g\right)\)
mà bán kính đường tròn nội tiếp \(\Delta DFB,\Delta CFE\) bằng nhau
\(\Rightarrow\Delta DFB=\Delta CFE\Rightarrow DF=FC\Rightarrow\Delta DFC\) vuông cân tại F
Ta có: \(\angle DAC=\angle DFC=90\Rightarrow DAFC\) nội tiếp
\(\Rightarrow\angle FAC=\angle FDC=45\Rightarrow\) AF là phân giác \(\angle BAC\Rightarrow\) đpcm