a) Chứng minh tam giác AHB = tam giác AHC:
* Xét hai tam giác vuông AHB và AHC, ta có:
* AB = AC (vì tam giác ABC cân tại A)
* AH chung
* Theo trường hợp cạnh huyền - cạnh góc vuông, ta suy ra:
* ΔAHB = ΔAHC (đpcm)
b) Chứng minh AD = DH:
* Ta có:
* ΔAHB = ΔAHC (chứng minh trên)
* ⇒ ∠BAH = ∠CAH (hai góc tương ứng)
* Mặt khác:
* DH // AC (giả thiết)
* ⇒ ∠BAH = ∠DHB (hai góc so le trong)
* Từ hai điều trên, suy ra:
* ∠CAH = ∠DHB
* Xét tam giác ADH, ta có:
* ∠CAH = ∠DHB (chứng minh trên)
* AD // HC (vì DH // AC)
* Theo định lý về góc ngoài của tam giác, ta có:
* ∠ADH = ∠CAH
* Mà ∠CAH = ∠DHB (chứng minh trên)
* Suy ra:
* ∠ADH = ∠DHB
* Vậy tam giác ADH cân tại D
* Do đó AD = DH (đpcm)
c) Chứng minh B, G, E thẳng hàng:
* Ta có:
* E là trung điểm của AC
* DH // AC (giả thiết)
* ⇒ EH là đường trung bình của tam giác ADC
* ⇒ H là trung điểm của GD
* Mặt khác:
* AH là đường cao của tam giác ABC cân tại A
* ⇒ AH cũng là đường trung trực của BC
* ⇒ BH = HC
* Xét tam giác BGD, ta có:
* BH = HC (chứng minh trên)
* H là trung điểm của GD (chứng minh trên)
* ⇒ BH là đường trung trực của GD
* ⇒ BG ⊥ GD
* Mà AH ⊥ BC (AH là đường cao)
* Suy ra BG // AH
* Mà AH ⊥ BC
* Nên BG ⊥ BC
* Vậy B, G, E thẳng hàng (đpcm)
Kết luận:
Chúng ta đã chứng minh được các yêu cầu của bài toán:
* Tam giác AHB bằng tam giác AHC
* AD bằng DH
* Ba điểm B, G, E thẳng hàng