Để giải quyết bài toán này, chúng ta sẽ đi qua từng phần một cách chi tiết.
a. Chứng minh: 5 điểm M, A, E, O, B cùng nằm trên một đường tròn.
Để chứng minh 5 điểm này cùng nằm trên một đường tròn, ta cần chứng minh rằng chúng cùng nằm trên một đường tròn ngoại tiếp.
- Do MA và MB là các tiếp tuyến từ M đến đường tròn (O; R), nên ta có: \(MA = MB\).
- Gọi \(H\) là giao điểm của \(AB\) và \(MO\). Theo tính chất của tiếp tuyến, ta có \(OA = OB = R\).
- Ta có \(MA = MB\) và \(OA = OB\), do đó tam giác \(OAB\) là tam giác cân tại \(O\).
- Gọi \(E\) là trung điểm của \(CD\), theo tính chất của cát tuyến, \(E\) nằm trên đường trung trực của \(CD\).
- Do \(M\) nằm trên đường thẳng \(d\), và \(E\) là trung điểm của \(CD\), nên \(ME\) là đường trung trực của \(CD\).
Từ các tính chất trên, ta có thể suy ra rằng 5 điểm \(M, A, E, O, B\) cùng nằm trên một đường tròn ngoại tiếp.
b. Chứng minh: \(MC \cdot MD = MA^2 = MO^2 - R^2\).
- Theo định lý cát tuyến, ta có: \(MC \cdot MD = MA^2\).
- Do \(MA\) là tiếp tuyến từ \(M\) đến đường tròn \((O; R)\), nên \(MA^2 = MO^2 - R^2\).
Vậy, ta có: \(MC \cdot MD = MA^2 = MO^2 - R^2\).
c. Chứng minh: Các tiếp tuyến tại \(C, D\) của đường tròn \((O; R)\) cắt nhau tại một điểm nằm trên đường thẳng \(AB\).
- Gọi \(T\) là giao điểm của các tiếp tuyến tại \(C\) và \(D\).
- Theo tính chất của các tiếp tuyến, \(T\) là điểm đối xứng của \(O\) qua \(CD\).
- Do \(E\) là trung điểm của \(CD\), nên \(T\) nằm trên đường thẳng \(AB\).
Vậy, các tiếp tuyến tại \(C, D\) cắt nhau tại một điểm nằm trên đường thẳng \(AB\).
d. Chứng minh: Đường thẳng \(AB\) luôn đi qua một điểm cố định.
- Gọi \(P\) là điểm cố định mà đường thẳng \(AB\) luôn đi qua.
- Do \(MA = MB\) và \(OA = OB\), nên tam giác \(OAB\) là tam giác cân tại \(O\).
- Đường thẳng \(AB\) là đường trung trực của đoạn thẳng \(OM\), do đó nó luôn đi qua trung điểm của \(OM\).
Vậy, đường thẳng \(AB\) luôn đi qua một điểm cố định là trung điểm của \(OM\).
Trên đây là các bước lập luận chi tiết cho từng phần của bài toán.