Ta dùng phương pháp tọa độ.
Đặt hệ trục tọa độ sao cho
O(0,0), bán kính đường tròn bằng 1,
A(1,0), C(-1,0)
(vì AC là đường kính).
Do K nằm trên tiếp tuyến tại A nên K có dạng
K(1,t) với t > 0.
Ta sẽ chứng minh AB song song EC.
Bước 1. Tìm phương trình AB và tọa độ H
Gọi B(u,v) là tiếp điểm còn lại của tiếp tuyến qua K.
Vì B thuộc đường tròn đơn vị nên tiếp tuyến tại B có phương trình
ux + vy = 1.
Mà K(1,t) nằm trên tiếp tuyến ấy, nên
u + tv = 1.
Vậy cả A(1,0) lẫn B(u,v) đều thỏa mãn phương trình
x + ty = 1.
Suy ra đường thẳng AB có phương trình
AB: x + ty = 1.
Đường thẳng KO đi qua O(0,0) và K(1,t), nên có phương trình
KO: y = tx.
H là giao điểm của AB và KO, nên
x + t(tx) = 1
suy ra x = 1/(1+t²), y = t/(1+t²).
Vậy
H(1/(1+t²), t/(1+t²)).
Bước 2. Tìm tọa độ D
Đường thẳng KC đi qua K(1,t) và C(-1,0), nên có phương trình
y = t(x+1)/2.
D là giao điểm thứ hai của KC với đường tròn
x² + y² = 1.
Thế y = t(x+1)/2 vào x² + y² = 1:
x² + t²(x+1)²/4 = 1.
Một nghiệm là x = -1 ứng với điểm C.
Nghiệm còn lại là
x = (4 - t²)/(4 + t²).
Từ đó
y = t(x+1)/2 = 4t/(4+t²).
Vậy
D((4-t²)/(4+t²), 4t/(4+t²)).
Bước 3. Dựng điểm E sao cho CE song song AB
Vì AB có phương trình x + ty = 1, nên đường thẳng qua C(-1,0) song song với AB có phương trình
x + ty = -1.
Gọi E là giao điểm thứ hai của đường thẳng này với đường tròn.
Giải hệ
x² + y² = 1
x + ty = -1
ta được ngoài nghiệm C(-1,0), nghiệm còn lại là
E((t²-1)/(1+t²), -2t/(1+t²)).
Rõ ràng khi đó CE song song AB.
Bước 4. Chứng minh D, H, E thẳng hàng
Ta tính các vectơ:
HD = D - H
= ((4-t²)/(4+t²) - 1/(1+t²), 4t/(4+t²) - t/(1+t²))
= (t²(2-t²)/((4+t²)(1+t²)), 3t³/((4+t²)(1+t²))).
HE = E - H
= ((t²-1)/(1+t²) - 1/(1+t²), -2t/(1+t²) - t/(1+t²))
= ((t²-2)/(1+t²), -3t/(1+t²)).
Suy ra
HD = -t²/(4+t²) . HE.
Vậy HD và HE cùng phương, nên D, H, E thẳng hàng.
Do D và E cùng thuộc đường tròn, lại cùng nằm trên đường thẳng qua H, nên E chính là giao điểm thứ hai của tia DH với đường tròn.
Theo cách dựng ở bước 3, ta đã có CE song song AB.
Suy ra AB // EC.
Đpcm.