Chúng ta sẽ lần lượt giải từng phần của bài toán này:
### a) Chứng minh: ∆AIC = ∆AIB
1. Xét hai tam giác \( AIC \) và \( AIB \):
- \( AI \) là cạnh chung của hai tam giác.
- \( I \) là trung điểm của \( BC \), nên \( IB = IC \).
- \( \angle AIB \) và \( \angle AIC \) là hai góc đối diện nhau và bằng nhau.
Do đó, hai tam giác \( AIC \) và \( AIB \) có hai cạnh bằng nhau và góc xen giữa bằng nhau (cạnh - góc - cạnh), nên \( ∆AIC = ∆AIB \).
### b) Chứng minh: AB // CE
1. Kẻ đường thẳng qua \( I \) và vuông góc với \( AB \) tại \( D \).
2. Trên tia đối của tia \( ID \), lấy điểm \( E \) sao cho \( ID = IE \).
3. Xét tam giác \( IDE \) và tam giác \( IDC \):
- \( ID = IE \) (giả thiết).
- \( I \) là trung điểm của \( BC \), do đó \( IB = IC \).
- \( \angle IDE = \angle IDC \) (do cả hai đều vuông góc với \( AB \)).
Do đó, hai tam giác \( IDE \) và \( IDC \) đồng dạng (theo trường hợp cạnh - góc - cạnh), nên:
\[
\frac{AB}{IE} = \frac{DC}{IE}
\]
Do đó, \( AB \parallel CE \).
### c) Chứng minh: HD ⊥ AI
1. Kẻ \( EK \) vuông góc với \( BC \) tại \( K \), cắt cạnh \( AC \) tại \( H \).
2. Xét tam giác \( AIC \) và tam giác \( AIB \) đã chứng minh bằng nhau ở phần a, ta biết rằng:
- \( AI \) là trung tuyến và cũng là đường cao của tam giác cân \( ABC \).
3. Do đó, \( AI \) vuông góc với \( BC \) và là trung trực của \( BC \).
4. Kẻ \( HD \) vuông góc với \( EK \):
- Vì \( AI \) vuông góc với \( BC \) tại \( I \), nên \( HD \) cũng vuông góc với \( AI \) tại \( D \).
Do đó, \( HD \perp AI \).