a) Xét ΔADB và ΔAEC có:
ADB=AEC=90∘;
AB=AC (do ΔABC cân tại A);
BAC là góc chung.
Do đó ΔADB=ΔAEC (cạnh huyền – góc nhọn).
Suy ra AD=AE (hai cạnh tương ứng).
Mà AB=AC (chứng minh trên)
Nên AB−AE=AC−AD hay BE=CD.
b) Do ΔADB=ΔAEC (câu a) nên ABD=ACE (hai góc tương ứng)
Xét ΔBHE và ΔCHD có:
BEH=CDH=90∘;
BE=CD (chứng minh câu a);
EBH=DCH(chứng minh trên).
Do đó ΔBHE=ΔCHD (cạnh góc vuông – góc nhọn kề)
Suy ra HB=HC (hai cạnh tương ứng)
Tam giác HBC có HB=HC nên là tam giác cân tại H.
Xét ΔHDC vuông tại D có HC là cạnh huyền nên là cạnh có độ dài lớn nhất.
Do đó HC>HD.
Mà HB=HC (chứng minh trên) nên HB>HD.
c) Gọi P là giao điểm của HI và BC.
ΔHBC có hai đường trung tuyến BM và CN cắt nhau tại I.
Do đó I là trọng tâm của ΔHBC nên HP là đường trung tuyến xuất phát từ đỉnh H của tam giác.
Mà ΔHBC cân tại H nên đường trung tuyến HP đồng thời là đường cao của tam giác.
Suy ra HP⊥BC hay HI⊥BC(1)
• ΔABC có H là giao điểm của hai đường cao BD và CE nên H là trực tâm của ΔABC.
Do đó AH⊥BC(2)
Từ (1) và (2) suy ra ba điểm A,H,I cùng nằm trên một đường thẳng vuông góc với BC tại P.
Hay ba điểm A,H,I thẳng hàng.