a) Chứng minh I và J đối xứng nhau qua CG
Từ tam giác ABC đều, ta có GB = GC và ∠BGC = ∠BAC = 60°.
Đặt M là giao điểm của BG và AC, do đó BM = AM = MC.
Từ ABDE là hình chữ nhật, ta có ∠BDA = 90°, do đó ∠BDM = 90° - ∠MDB = 90° - ∠MBG = 30°.
Vì vậy, trong tam giác BDM, ta có ∠MBD = 180° - ∠BDM - ∠BMD = 180° - 30° - 60° = 90°, do đó BM ⊥ MD.
Lập luận tương tự cho ∠JEA, ta có ∠JEA = 90° và AM ⊥ ME.
Vì vậy, chúng ta có ∠BMG = ∠AME = 90° và BM = AM, do đó tam giác BGM và tam giác EMA đều là tam giác vuông cân.
Vì vậy, GI = GE và JI = JE.
Vì CG là trung tuyến của tam giác GIJ, nên I và J đối xứng qua CG.
b) Chứng minh các tứ giác CGBI, GICJ, CJAG là hình thoi
Do AG, BG, CG là các trung tuyến của tam giác ABC, chúng ta có:
- BI = IC (do trung tuyến CG chia BI thành 2 phần bằng nhau)
- CJ = JA (do trung tuyến BG chia CJ thành 2 phần bằng nhau)
- GI = IJ (do trung tuyến AG chia GI thành 2 phần bằng nhau)
Do đó, các tứ giác CGBI, GICJ, CJAG đều là hình thoi (vì chúng có 2 cạnh kề bằng nhau).