a)
Vì M nằm trên cung BC nên ∠BMC = ∠BAC = 60° (góc nội tiếp chắn cung BC).
Xét tam giác MCD có MD = MC (giả thiết) và ∠CMD = ∠BMC = 60°. Vậy tam giác MCD là tam giác đều.
Chứng minh tam giác MBC = tam giác DAC:
Vì tam giác MCD đều nên MC = CD và ∠MCD = 60°.
Ta có ∠BCA = 60° (tam giác ABC đều) nên ∠MCB = ∠BCA - ∠MCA = 60° - ∠MCA.
Lại có ∠DCA = ∠MCD + ∠MCA = 60° + ∠MCA.
Suy ra ∠MCB = ∠DAC (cùng bằng 60 độ trừ góc MCA)
Xét tam giác MBC và tam giác DAC có:
MC = DC (tam giác MCD đều)
∠MCB = ∠DAC (chứng minh trên)
BC = AC (tam giác ABC đều)
Vậy tam giác MBC = tam giác DAC (c.g.c).
b)
Vì tam giác MCD đều nên ∠MDC = 60°.
∠AOC = 2∠ABC = 2 * 60° = 120° (góc ở tâm gấp đôi góc nội tiếp cùng chắn cung AC).
∠ADC = ∠ADM = 180° - ∠MDC = 180° - 60° = 120°.
Suy ra ∠AOC = ∠ADC = 120°.
Vậy tứ giác ADOC nội tiếp đường tròn (vì hai góc nội tiếp cùng chắn cung AC và bằng nhau hoặc tổng hai góc đối bằng 180 độ).
c)
Vì tam giác MBC = tam giác DAC (chứng minh trên) nên MB = AD.
Ta có MA = MD + AD = MC + MB. Vậy MB + MC = MA.
Để MA + MB + MC có GTLN, ta cần MA lớn nhất. MA là dây cung của đường tròn (O), do đó MA lớn nhất khi MA là đường kính của đường tròn (O). Khi đó M là điểm chính giữa cung BC.
Khi M là điểm chính giữa cung BC thì MA là đường kính và MA=2R. Khi đó MB=MC.
Ta có: MB+MC=MA => 2MB=2R => MB=MC=R
Vậy MA+MB+MC = 2R+R+R=4R