a) Chứng minh MI // BC:
Xét ΔHDC vuông tại D:
I là trung điểm HD (gt)
M là trung điểm CD (gt) => IM là đường trung bình của ΔHDC. => IM // HC (tính chất đường trung bình của tam giác)
Mà HC ≡ BC (H thuộc BC) Vậy MI // BC.
b) Chứng minh AI vuông góc với BD:
Xét ΔAHC vuông tại H:
I là trung điểm HD (gt)
A là trung điểm AC (ΔABC cân tại A, AH là đường cao) => AI là đường trung trực của HD. => AI ⊥ HD (tính chất đường trung trực)
Ta có:
HD ⊥ AC (gt)
AI ⊥ HD (cmt) => AC // AI (quan hệ từ vuông góc đến song song)
Mà:
AB = AC (ΔABC cân tại A)
HD ⊥ AC (gt) => HD là đường trung trực của AC. => BD = CD (tính chất đường trung trực) => ΔBCD cân tại D.
Trong ΔBCD cân tại D:
DI là đường cao (vì DI ⊥ BC) => DI cũng là đường trung tuyến. => I là trung điểm BC.
Xét ΔABI và ΔACI:
AB = AC (ΔABC cân tại A)
AI chung
BI = CI (I là trung điểm BC) => ΔABI = ΔACI (c.c.c) => ∠BAI = ∠CAI (hai góc tương ứng) => AI là phân giác của ∠BAC.
Mà ΔABC cân tại A: => AI cũng là đường cao của ΔABC. => AI ⊥ BC.
Ta có:
AI ⊥ BC (cmt)
BC // IM (cmt) => AI ⊥ IM.
Mà:
IM // BD (vì IM // HC mà HC ≡ BC) => AI ⊥ BD.