Trên tia đối của tia ME, lấy điểm K sao cho ME = MK.
Xét tam giác BME và tam giác CMK:
BM = CM (M là trung điểm BC).
Góc BME = góc CMK (hai góc đối đỉnh).
ME = MK (theo cách dựng).
Suy ra tam giác BME = tam giác CMK (c.g.c).
Do đó, BE = CK và góc MBE = góc MCK.
Vì góc MBE = góc MCK, suy ra BE // CK.
Gọi giao điểm của AD và EF là I.
Xét tam giác AIE và tam giác AIF:
Góc IAE = góc IAF (AD là phân giác góc BAC).
AI chung.
Góc AIE = góc AIF = 90 độ.
Suy ra tam giác AIE = tam giác AIF (g.c.g).
Do đó, AE = AF.
Xét tam giác AEK:
Vì ME = MK, suy ra tam giác AEK cân tại A.
Do đó, góc AEK = góc AKE.
Mà góc AEK = góc MBE (BE // CK).
Suy ra góc AKE = góc MBE.
Do đó, AK // BE.
Chứng minh AK = CF:
Vì AK // BE và BE // CK, suy ra AK // CK.
Xét tứ giác AECK:
AE = AF (chứng minh trên).
Góc AEK = góc AKE (tam giác AEK cân).
Suy ra tứ giác AECK là hình bình hành.
Do đó, AK = CE.
Vì BE = CK (chứng minh trên) và AK = CE (chứng minh trên), suy ra BE = CF.
Kết luận:
BE = CF (điều phải chứng minh).