a) Vì ABCD là hình thang nên ta có:
AB // CD (gt) (1)
\(\Rightarrow\widehat{D_1}=\widehat{B_1}\) (2 góc so le trong) (2)
Và \(\widehat{C_1}=\widehat{A_1}\) (2 góc so le trong) (3)
Xét \(\Delta IMD\) và \(\Delta IAB\) ta có:
\(\widehat{I_1}=\widehat{I_2}\) (2 góc đối đỉnh) (4)
Từ (2), (4) \(\Rightarrow\Delta IMD\sim\Delta IAB\) (G-G) (5)
Xét \(\Delta KMC\) và \(\Delta KBA\) ta có:
\(\widehat{K_1}=\widehat{K_2}\) (2 góc đối đỉnh) (6)
Từ (3), (6) \(\Rightarrow\Delta KMC\sim\Delta KBA\) (G-G) (7)
Từ (5) \(\Rightarrow\dfrac{IM}{IA}=\dfrac{DM}{AB}\) (8)
Từ (7) \(\Rightarrow\dfrac{KM}{KB}=\dfrac{MC}{AB}\) (9)
Mà DM = MC (M là trung điểm của CD) (10)
\(\Rightarrow\dfrac{DM}{AB}=\dfrac{MC}{AB}\) (11)
Từ (8), (9), (11) \(\Rightarrow\dfrac{IM}{IA}=\dfrac{KM}{KB}\) (12)
Nên IK // AB (định lý Ta-lét đảo) (13)
b) Từ (1), (13) \(\Rightarrow\) IK // CD (14)
Từ (14) \(\Rightarrow\) EI // DM, áp dụng hệ quả của định lý Ta-lét đối với \(\Delta ADM\) ta có:
\(\dfrac{AI}{AM}=\dfrac{EI}{DM}\)(15)
Từ (14) \(\Rightarrow KF\)// MC, áp dụng hệ quả của định lý Ta-lét đối với \(\Delta BCM\) ta có:
\(\dfrac{BK}{BM}=\dfrac{KF}{MC}\) (16)
Từ (14) \(\Rightarrow\) IK // MC, áp dụng hệ quả của định lý Ta-lét đối với \(\Delta ACM\) ta có:
\(\dfrac{AI}{AM}=\dfrac{IK}{MC}\) (17)
Từ (14) \(\Rightarrow IK\)// DM, áp dụng hệ quả của định lý Ta-lét đối với \(\Delta BDM\) ta có:
\(\dfrac{BK}{BM}=\dfrac{IK}{DM}\) (18)
Từ (10) \(\Rightarrow\dfrac{IK}{MC}=\dfrac{IK}{DM}\) (19)
Từ (17), (18), (19) \(\Rightarrow\dfrac{AI}{AM}=\dfrac{BK}{BM}\) (20)
Từ (15), (16), (17), (20) \(\Rightarrow\dfrac{EI}{DM}=\dfrac{KF}{MC}=\dfrac{IK}{MC}\) (21)
Từ (10), (21) \(\Rightarrow EI=KF=IK\)