Lưu ý: ở ý 1, từ tứ giác DCEH nội tiếp thì hệ thức suy ra đúng phải là
AD.AH = AE.AC.
Nhiều khả năng đề đã in nhầm thành AD.AE = AH.AC.
Chứng minh tứ giác DCEH nội tiếp và AD.AH = AE.ACVì BE là đường cao nên BE vuông góc AC.
Mà E thuộc AC, H thuộc BE nên CE vuông góc EH, suy ra góc CEH = 90 độ.
Vì AD là đường cao nên AD vuông góc BC.
Mà D thuộc BC, H thuộc AD nên CD vuông góc DH, suy ra góc CDH = 90 độ.
Vậy góc CEH = góc CDH = 90 độ.
Suy ra bốn điểm D, C, E, H cùng thuộc một đường tròn.
Xét đường tròn đi qua D, C, E, H.
Từ điểm A, hai cát tuyến ADH và AEC cắt đường tròn đó lần lượt tại D, H và E, C.
Theo định lí về lũy thừa của điểm A đối với đường tròn, ta có:
AD.AH = AE.AC.
Chứng minh H và M đối xứng nhau qua BC và tam giác CMN cânTrước hết, ta chứng minh M là ảnh của H qua BC.
Gọi M' là ảnh của H qua BC.
Vì H nằm trên AD và AD vuông góc BC nên khi đối xứng H qua BC, điểm M' vẫn nằm trên đường thẳng AD.
Lại có:
góc CBM' = góc CBH = 90 độ - góc C,
góc BCM' = góc BCH = 90 độ - góc B.
Suy ra trong tam giác BM'C:
góc BM'C = 180 độ - (90 độ - góc C) - (90 độ - góc B)
= góc B + góc C
= 180 độ - góc A.
Mà góc BAC = góc A, nên
góc BM'C + góc BAC = 180 độ.
Suy ra tứ giác A, B, M', C nội tiếp.
Do M' thuộc AD, mà AD cắt đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC tại điểm thứ hai là M, nên M' trùng với M.
Vậy M là ảnh của H qua BC, hay H và M đối xứng nhau qua BC.
Tương tự, ta chứng minh được N là ảnh của H qua AC.
Thật vậy, gọi N' là ảnh của H qua AC.
Vì H thuộc BE và BE vuông góc AC nên N' thuộc BE.
Ta có:
góc ABN' = góc ABE = 90 độ - góc A.
Mặt khác, vì N' là ảnh của H qua AC nên
góc ACN' = góc ACH = 90 độ - góc A.
Do đó:
góc ABN' = góc ACN'.
Suy ra bốn điểm A, B, C, N' cùng thuộc một đường tròn.
Lại vì N' thuộc BE, mà BE cắt đường tròn ngoại tiếp tại điểm thứ hai là N, nên N' trùng với N.
Vậy N là ảnh của H qua AC.
Bây giờ xét độ dài:
Vì M là ảnh của H qua BC, mà C nằm trên BC nên
CM = CH.
Vì N là ảnh của H qua AC, mà C nằm trên AC nên
CN = CH.
Suy ra
CM = CN.
Vậy tam giác CMN cân tại C.