a)
Xét tứ giác AEHF, ta có:
∠AEH = 90° (HE ⊥ AB)
∠AFH = 90° (HF ⊥ AC)
∠EAF = ∠BAC (góc chung)
Tổng các góc trong tứ giác AEHF là 360°, nên:
∠EHF = 360° - (∠AEH + ∠AFH + ∠EAF) = 360° - (90° + 90° + ∠BAC) = 180° - ∠BAC
Vì ΔABC cân tại A nên ∠ABC = ∠ACB.
Xét ΔBHE vuông tại E, ta có: ∠BHE = 90° - ∠ABC.
Tương tự, xét ΔCHF vuông tại F, ta có: ∠CHF = 90° - ∠ACB.
Do ∠ABC = ∠ACB nên ∠BHE = ∠CHF.
Mà ∠BHE + ∠EHF + ∠CHF = 180° (ba góc kề nhau tạo thành góc bẹt).
Suy ra 2∠BHE + ∠EHF = 180° hay ∠EHF = 180° - 2∠BHE = 180° - 2(90° - ∠ABC) = 2∠ABC.
Xét ΔABE vuông tại E và ΔACF vuông tại F, ta có:
AB = AC (ΔABC cân tại A)
∠BAE = ∠CAF (góc chung)
Vậy ΔABE = ΔACF (cạnh huyền - góc nhọn). Suy ra AE = AF.
Xét ΔAEH và ΔAFH, ta có:
AE = AF (chứng minh trên)
AH là cạnh chung
∠AEH = ∠AFH = 90°
Vậy ΔAEH = ΔAFH (cạnh huyền - cạnh góc vuông). Suy ra EH = FH.
Vậy ΔEHF cân tại H (đpcm).
b)
Vì ΔABC cân tại A nên đường cao AH đồng thời là đường trung tuyến. Do đó H là trung điểm của BC, hay HB = HC.
AH ⊥ BC (giả thiết).
Vậy AH vừa vuông góc với BC tại H, vừa đi qua trung điểm H của BC.
Vậy AH là đường trung trực của BC (đpcm).