Để chứng minh tứ giác SPID nội tiếp, ta cần chứng minh rằng bốn điểm S,P,I,D cùng nằm trên một đường tròn. Ta sẽ sử dụng một số tính chất của tam giác nội tiếp và ngoại tiếp để chứng minh điều này.
1. **Xác định các điểm và tính chất liên quan:**
- I là tâm đường tròn nội tiếp tam giác ABC
- D,E,F lần lượt là các tiếp điểm của đường tròn nội tiếp với các cạnh BC,CA,AB
- S là giao điểm của EF và BC
- P là giao điểm của AD
với đường tròn nội tiếp (I)
.
2. **Chứng minh SPID nội tiếp:**
- Ta cần chứng minh rằng ∠SPI+∠SDI=180∘
3. **Xét các góc:**
- Gọi Mlà trung điểm của cung BC không chứa A của đường tròn ngoại tiếp (O) của tam giác ABC
. Ta có M là điểm đối xứng của A qua I
- Do D là tiếp điểm của đường tròn nội tiếp với BC, nên ID vuông góc với BC. Do đó, ID
là đường cao từ I xuống BC
.4. **Sử dụng tính chất của các điểm:**
- EF là đường thẳng đi qua các tiếp điểm của đường tròn nội tiếp với các cạnh CA và AB
, do đó EF là trục đẳng phương của đường tròn nội tiếp và đường tròn ngoại tiếp.
- S nằm trên EF, nên S cũng nằm trên trục đẳng phương của hai đường tròn này.
5. **Chứng minh góc:**
- Do P là giao điểm của AD với đường tròn nội tiếp (I), nên P nằm trên đường tròn nội tiếp.
- Ta có ∠SPI=∠SMI (do S nằm trên trục đẳng phương và M là trung điểm cung BC).
- ∠SDI=∠SMI (do ID vuông góc với BC và S
nằm trên trục đẳng phương).
6. **Kết luận:**
- Từ các tính chất trên, ta có ∠SPI+∠SDI=180∘.
- Do đó, tứ giác SPID nội tiếp.