a) Ta có , nên tứ giác AEFH nội tiếp đường tròn tâm I (giao điểm của các đường trung trực của các cạnh AH, EF).
b) Ta có (cùng bù với góc BAC) và . Do đó, tam giác ABE đồng dạng với tam giác ACF (góc - góc). Từ đó ta có:
Nhân cả hai vế với , ta được:
Tiếp theo, ta chứng minh . Vì I là trung điểm của AH và O là trung điểm của BC, nên IO là đường trung bình của tam giác AHC. Do đó, IO song song với HC. Mặt khác, ta có , nên IO vuông góc với FC. Vì F là điểm trên đường tròn (I) và O là trung điểm của BC, nên FO vuông góc với đường kính của đường tròn (I) đi qua F, tức là IF. Vậy ta có .
c) Ta có (cùng bù với góc BAC) và . Do đó, tam giác ABE đồng dạng với tam giác ACF (góc - góc). Từ đó ta có:
Nhân cả hai vế với , ta được:
d) Ta có . Xét tam giác ABE, ta có:
Do đó, . Vì BE vuông góc với AC, nên tam giác ABE là tam giác vuông tại E. Áp dụng định lý Pythagoras trong tam giác ABE, ta có:
Tương tự, xét tam giác ACF, ta có:
Do đó, . Vì CF vuông góc với AB, nên tam giác ACF là tam giác vuông tại F. Áp dụng định lý Pythagoras trong tam giác ACF, ta có:
Ta có:
Áp dụng định lý Pythagoras trong tam giác ABC, ta có:
Vì , nên:
Vì , nên:
Vì , nên:
Vậy ta có:
Nhân cả hai vế với 2, ta được:
Cộng vào cả hai vế, ta được:
Chia cả hai vế cho , ta được:
Nhân cả tử và mẫu với , ta được:
Vậy ta có:
Vì , nên:
Đáp số: .