Đường thẳng d bất kì đi qua A nên d có thể có các vị trí sau:
+) d không cắt cạnh BC.
Trong tam giác vuông AHB có: góc HAB + ABH = 900 (1)
Mà góc HAB + BAC + CAE = 180o => góc HAB + CAE = 180o - BAC = 180 - 90 = 90o (2)
(1)(2) => góc ABH = CAE
tam giác vuông ABH = CAE ( do cạnh huyền AB = AC; góc ABH = CAE)
=> AH = CE
*) Áp dụng định lí Pi ta go trong tam giác vuông ABH có: BH2 + AH2 = AB2
mà AH = CE nên BH2 + CE2 = BH2 + AH2 = AB2
Dễ có: AB2 + AC2 = BC2 ; AB = AC => 2.AB2 = a2 => AB2 = a2/ 2
Vậy BH2 + CE2 = a2/ 2
+) Khi d trùng với AB :
=> H trùng với B; E trùng với A=> BH = 0; CE = CA
=> BH2 + CE2 = AC2 = a2/ 2
+) d trùng với AC (tương tự như d trùng với AB)
+) Khi d cắt cạnh BC:
*) Ta cũng chứng minh : tam giác AEC = BHA (cạnh huyền - góc nhọn)
=> BH = AE
*) Trong tam giác vuông AEC có: AE2 + CE2 = AC2
=> BH2 + CE2 = AE2 + CE2 = AC2 = a2/ 2
Vậy BH2 + CE2 = AC2 = a2/ 2