Đặt X=(K)∩BC,Y=(L)∩BC.
a) Dễ thấy IE=IX và IF=IY, do đó IK⊥EX,IL⊥FY. Mặt khác, ta có
∠INB=∠IMC=900−∠BAC2 (do AMN cân tại A),
∠NIB=∠AMN−∠NBI=900−∠BAC2−∠ABC2=∠ACB2=∠ICX. Vậy ΔNIB và ΔMCI đồng dạng, suy ra IBIC=INCM=BNIM, suy ra IB2IC2=BNCM (Do IM=IN). Ngoài ra ta cũng dễ cm được hai tam giác IFN và EIM cũng đồng dạng, suy ra ∠FIN=∠EIM và IE2IF2=EMFN⇒IBIC=IFIE(∗).
Đến đây, ta lại có ∠FYB=∠FIB=∠FIN+∠NIB=∠IEM+∠ICM=∠IXY+∠IXE=∠EXY
⇒EX||FY⇒I,L,K thẳng hàng.
b) Câu này ta sẽ cm BYFQ,CXEP là các hình thang cân, suy ra BY=FQ,XC=PE. Kết hợp với BY=XC sẽ có ngay đpcm.
Thật vậy, dễ thấy KL là trục đx của hình thang FYXE suy ra nó là hình thang cân, tới đây dễ suy ra BYFQ,CXEP là các hình thang cân.
Ta gọi T là giao điểm của tiếp tuyến chung trong của (K),(L) với BC. Thế thì TY.TB=TX.TC. Ta có (dễ cm được) các cặp tam giác sau đồng dạng: TIY,IBF và TIX,ICE. từ đó ta có các kết quả sau:
TIIB=TYIF,TIIC=TXIE,
⇒IBIC=TY.IFTX.IE, kết hợp với (∗) suy ra TY=TX⇒BY=CX⇒FQ=EP(đpcm).