1.
Góc AMO = 90 độ: Vì M thuộc đường tròn (O) đường kính AB.
Góc ACO = 90 độ: Vì AC là tiếp tuyến của (O) tại A.
Tứ giác ACMO có góc AMO + góc ACO = 180 độ: Suy ra tứ giác ACMO nội tiếp.
Vậy A, C, M, O cùng thuộc một đường tròn.
2.
Tam giác ACO vuông tại A: Có CM là đường cao. Áp dụng hệ thức lượng, ta có:
AC² = CH.CO
Tam giác BDO vuông tại B: Có DM là đường cao. Áp dụng hệ thức lượng, ta có:
BD² = DH.DO
Tam giác COD vuông tại O: Có OM là đường cao. Áp dụng hệ thức lượng, ta có:
OC.OD = OM²
Mà OM = OA = OB: Suy ra OC.OD = OA.OB
Từ đó:
CH.CO = AC² = OA²
DH.DO = BD² = OB²
Do đó:
CH.CO = DH.DO
Suy ra HA.HB = HC.HD (ĐPCM)
3.
Áp dụng định lý Menelaus cho tam giác ABD với cát tuyến CME:
(AE/EB) * (BC/CD) * (DH/HA) = 1 (1)
Áp dụng định lý Menelaus cho tam giác ABC với cát tuyến DMF:
(AF/FC) * (CD/DB) * (BH/HA) = 1 (2)
Nhân (1) và (2) vế theo vế:
(AE/EB) * (AF/FC) * (BC/DB) * (DH/HA) * (CD/DB) * (BH/HA) = 1
Từ HA.HB = HC.HD, suy ra DH/HA = BC/CD:
(AE/EB) * (AF/FC) * (BH/HA) = 1
Áp dụng định lý Menelaus đảo cho tam giác ABH:
Suy ra E, H, F thẳng hàng (ĐPCM)