Cho 6 điểm A, B, C, D, E, F nằm trên đường tròn. AE cắt DF tại M, BE cắt CF tại I và AC cắt BD tại N. Chứng minh rằng M, I, N thẳng hàng

Hướng dẫn giải:

Lời giải:

Giả sử đường thẳng AE cắt đường thẳng CF và BD lần lượt tại P, Q. Đường thẳng BD cắt CF tại G. Áp dụng định lí Menelaus trong  \( \Delta PQG \) với các cát tuyến MFD, IEB, NAC ta có:

 \( \frac{FP}{FG}.\frac{DG}{DQ}.\frac{MQ}{MP}=1\Rightarrow \frac{MQ}{MP}=\frac{FG}{FP}.\frac{DQ}{DG} \).

 \( \frac{BG}{BQ}.\frac{EQ}{EP}.\frac{IP}{IG}=1\Rightarrow \frac{IP}{IG}.\frac{BQ}{BG}.\frac{EP}{EQ} \) và  \( \frac{NG}{NQ}.\frac{AQ}{AP}.\frac{CP}{CG}=1\Rightarrow \frac{NG}{NQ}=\frac{AP}{AQ}.\frac{CG}{CP} \).

Nhân ba đẳng thức với nhau, ta có:

 \( \frac{MQ}{MP}.\frac{IP}{IG}.\frac{NG}{NQ}=\frac{FG}{FP}.\frac{DQ}{DG}.\frac{BQ}{BG}.\frac{EP}{EQ}.\frac{AP}{AQ}.\frac{CG}{CP} \)  (*)

Mặt khác, cát tuyến AE, CF cắt nhau tại P  \( \Rightarrow PA.PE=PC.PF \);

Tương tự  \( QD.QB=QE.QA \) và  \( GF.GC=GD.GB \), thay vào đẳng thức (*)

 \( \Rightarrow \frac{MQ}{MP}.\frac{IP}{IG}.\frac{NG}{NQ}=1\Rightarrow M,I,N \) thẳng hàng.