Cho tam giác \(ABC\) cân tại \(A\) \(\left( {\widehat A < 90^\circ } \right)\). Đường trung trực của cạnh \(AC\) cắt tia \(CB\) tại điểm \(D\). Trên tia đối của tia \(AD\) lấy điểm E sao cho \(AE = BD\).

a) Chứng minh tam giác \(ADC\) cân;

b) Chứng minh \(\widehat {EAC} = \widehat {ABD}\);

c) Lấy \(F\) là trung điểm của \(DE\). Chứng minh \(CF\) là đường trung trực của \(DE\).

a) Theo đề bài, đường trung trực của cạnh \(AC\) cắt tia \(CB\) tại điểm \(D\).

Suy ra \(D\) thuộc đường trung trực của \(AC\) nên \(DA = DC\).

Do đó tam giác \(ADC\) có \(DA = DC\) nên tam giác \(ADC\) cân tại \(D\).

b) Vì tam giác \(ADC\) cân nên \(\widehat {DAC} = \widehat {DCA}\) (1)

Vì \(AB = AC\) nên \(\widehat {ABC} = \widehat {DCA}\) (2)

Từ (1) và (2) suy ra \(\widehat {DAC} = \widehat {ABC}\).

Ta có \(\widehat {EAC} + \widehat {DAC} = 180^\circ \); \(\widehat {DBA} + \widehat {ABC} = 180^\circ \) (hai góc kề bù)

Mà \(\widehat {DAC} = \widehat {DCA}\) nên \(\widehat {EAC} = \widehat {ABD}\) (đpcm).

c) Xét \(\Delta ABD\) và \(\Delta CAE\) có:

\(AE = BD\) (giả thiết);

\(\widehat {EAC} = \widehat {ABD}\) (chứng minh trên);

\(AB = AC\) (vì tam giác \(ABC\) cân tại \(A\)).

Do đó \(\Delta ABD = \Delta CAE\) (c.g.c).

Suy ra \(AD = CE\) (hai cạnh tương ứng).

Mà \(DA = DC\) (chứng minh trên) nên \(CE = CD\).

Mà \(FD = FE\) (\(F\) là trung điểm \(DE\))

Do đó \(CF\) là đường trung trực của \(DE\).