a) Chứng minh tứ giác DEFN là hình bình hành:
D, E lần lượt là trung điểm của MN, MP nên DE là đường trung bình của tam giác MNP.
Theo tính chất đường trung bình thì DE // NP và DE = 1/2 NP.
Tương tự, EF là đường trung bình của tam giác MNP nên EF // MN và EF = 1/2 MN.
Tứ giác DEFN có:
DE // FN (vì DE // NP và F thuộc NP)
EF // DN (vì EF // MN và D thuộc MN)
DE = FN (cùng bằng 1/2 NP)
EF = DN (cùng bằng 1/2 MN)
Vậy, tứ giác DEFN là hình bình hành (tứ giác có các cạnh đối song song và bằng nhau).
b) Chứng minh MAPF là hình thoi:
Ta có:
FE = EA (gt)
DE = EF (do DEFN là hình bình hành)
=> DE = EA
Xét tứ giác MAPF:
MF // AP (vì MF // NP và AP thuộc NP)
MA // PF (vì MA // EF và PF thuộc EF)
MA = PF (cùng bằng DE = EA)
Vậy, tứ giác MAPF là hình bình hành (tứ giác có các cạnh đối song song và bằng nhau).
Mà MA = PF nên hình bình hành MAPF có hai cạnh kề bằng nhau.
Vậy, MAPF là hình thoi.
c) Chứng minh AN, MF, DE đồng quy:
Gọi O là giao điểm của DE và MF.
Vì DEFN là hình bình hành nên O là trung điểm của DE và FN.
Vì MAPF là hình thoi nên O cũng là trung điểm của MP và AF.
Vậy, O là trung điểm của cả DE, MF và AP.
Suy ra, AN, MF, DE đồng quy tại O.
d) Điều kiện để tứ giác AMNP là hình thang cân:
Để AMNP là hình thang cân thì:
AMNP phải là hình thang (tức là AM // NP)
Hai góc kề một đáy bằng nhau (ví dụ: góc AMN = góc ANP)
Ta đã có AM // NP (vì MA // EF và EF // NP).
Để AMNP là hình thang cân, ta cần thêm điều kiện: góc M = góc P.