Question

[Vũ Tiến Minh]

Cho tam giác ABC, P là điểm bất kì trên BC. I, I₁, I₂ là tâm đường tròn nội tiếp tam giác ABC, APB, APC. Hạ ID vuông góc BC. Chứng minh rằng I₁, I₂, P, D cùng thuộc một đường tròn.

Answer 1

[Nguyễn Tất Đạt]

A B C D' E F P I I I 1 2 G

Gọi \(D'\) là điểm liên hợp đẳng giác với \(A\) trong \(\Delta II_1I_2\), \(IB\) giao \(DE\) tại \(G\)

Ta có \(\widehat{BGD}=\widehat{CDE}-\widehat{DBG}=90^0-\widehat{\frac{1}{2}ACB}-\frac{1}{2}\widehat{ABC}=\frac{1}{2}\widehat{BAC}=\widehat{IAE}\)

Suy ra \(\left(A,F,I,E,G\right)_{cyc}\) hay \(\widehat{IGA}=90^0\)

Vì \(\widehat{D'I_1I_2}=\widehat{GI_1A}\) và \(\widehat{I_1D'I_2}=180^0-\widehat{II_1A}-\widehat{II_2A}=180^0-\left(\widehat{BIC}-\frac{1}{2}\widehat{BAC}\right)=90^0\)

nên \(\Delta I_1GA~\Delta I_1D'I_2\), dẫn đến \(\Delta I_1D'G~\Delta I_1I_2A\)

Suy ra \(\widehat{I_1GD'}=\widehat{I_1AI_2}=\widehat{IAE}=180^0-\widehat{IGE}\), do đó \(\overline{E,G,D'}\) hay \(D'\in DE\)

Tương tự ta có \(D'\in DF\). Từ đó \(D\equiv D'\), suy ra \(\widehat{I_1DI_2}=\widehat{I_1D'I_2}=90^0=\widehat{I_1PI_2}\)

Vậy \(\left(I_1,I_2,P,D\right)_{cyc}.\)