Cho tam giác ABC cân tại A. Vẽ điểm D sao cho A là trung điểm của BD. Vẽ hai đường cao AE và AF của hai tam giác ABC và ACD. Chứng minh góc EAF vuông.

Vì tam giác ABC cân tại A (giả thiết) nên AB = AC.

Vì AM là trung tuyến của tam giác ABC nên BM = CM.

Xét ΔAMB và ΔAMC có:

Cạnh AM là cạnh chung,

AB = AC (chứng minh trên),

BM = CM (chứng minh trên).

Do đó ΔAMB = ΔAMC (c.c.c).

Suy ra $\widehat{AMB}=\widehat{AMC}$ (hai góc tương ứng).

Lại có $\widehat{AMB}+\widehat{AMC}=180°$ (hai góc kề bù).

Nên $\widehat{AMB}=\widehat{AMC}=\frac{180°}{2}=90°$.

Hay AM ⊥ BC.

Mà d ⊥ AM (giả thiết).

Suy ra d // BC (dấu hiệu nhận biết hai đường thẳng song song).

Vậy d // BC.

Vẽ hai đường cao BE và CF của tam giác ABC.

Trong DBHC có: $\widehat{HCB}+\widehat{HBC}+\widehat{CHB}=180°$ (tổng ba góc trong một tam giác).

Suy ra $\widehat{HBC}+\widehat{HCB}=180-\widehat{BHC}=180°-150°=30°$

Trong DCBE vuông tại E có: $\widehat{ECB}+\widehat{EBC}=90°$ (trong một tam giác vuông, tổng hai góc nhọn bằng 90°).

Nên $\widehat{ECB}=90°-\widehat{EBC}$    (1)

Trong DCBF vuông tại F có: $\widehat{FCB}+\widehat{FBC}=90°$ (trong một tam giác vuông, tổng hai góc nhọn bằng 90°).

Nên $\widehat{FBC}=90°-\widehat{FCB}$    (2)

Từ (1) và (2) ta có:

$\widehat{FBC}+\widehat{ECB}=180°-\left(\widehat{EBC}+\widehat{FCB}\right)$

$=180°-\left(\widehat{HBC}+\widehat{HCB}\right)=180°-30°=150°.$

Hay $\widehat{ABC}+\widehat{ACB}=150°$

Do tam giác ABC cân tại A nên ta có:

$\widehat{ABC}=\widehat{ACB}=\frac{150°}{2}=75°$.

Trong DABC có: $\widehat{ACB}+\widehat{ABC}+\widehat{CAB}=180°$ (tổng ba góc trong một tam giác).

Suy ra $\widehat{A}=180°-\widehat{ACB}-\widehat{ABC}=180°-75°-75°=30°$.

Vậy $\widehat{ABC}=\widehat{ACB}=75°$, $\widehat{A}=30°.$