Lời giải
1) Ta có: AP, MP là hai tiếp tuyến của đường tròn (O).
Suy ra \(\widehat {PAO} = 90^\circ \) và \(\widehat {PMO} = 90^\circ \).
Khi đó \(\widehat {PAO} + \widehat {PMO} = 90^\circ + 90^\circ = 180^\circ \).
Vậy bốn điểm A, P, M, O cùng thuộc đường tròn đường kính PO.
2) Ta có \(\widehat {ABM} = \frac{{\widehat {AOM}}}{2}\) (góc nội tiếp và góc ở tâm).
Mà \(\widehat {AOP} = \frac{{\widehat {AOM}}}{2}\) (tính chất hai tiếp tuyến cắt nhau).
Suy ra \(\widehat {ABM} = \widehat {AOP}\).
Mà hai góc này ở vị trí đồng vị.
Vậy BM // OP.
3) Xét ∆AOP và ∆OBN, có:
\(\widehat {PAO} = \widehat {NOB} = 90^\circ \);
AO = OB (= R);
\(\widehat {ABM} = \widehat {AOP}\) (chứng minh trên).
Do đó ∆AOP = ∆OBN (g.c.g).
Suy ra OP = BN (cặp cạnh tương ứng).
Mà BN // OP (chứng minh trên).
Vậy tứ giác OBNP là hình bình hành.
4) Ta có PN // OB (OBNP là hình bình hành).
Suy ra \(\widehat {PNO} = \widehat {NOB} = 90^\circ \) (cặp góc so le trong).
Lại có \(\widehat {PAO} = \widehat {NOA} = 90^\circ \).
Do đó tứ giác AONP là hình chữ nhật.
Suy ra AP // ON.
Khi đó \(\widehat {APO} = \widehat {PON}\) (cặp góc so le trong).
Mà \(\widehat {APO} = \widehat {MPO}\) (tính chất hai tiếp tuyến cắt nhau).
Suy ra \(\widehat {PON} = \widehat {MPO}\).
Do đó tam giác IPO cân tại I.
Mà K là trung điểm PO (AONP là hình chữ nhật).
Nên IK vừa là đường trung tuyến, vừa là đường cao của tam giác IPO.
Suy ra IK ⊥ PO (1)
Tam giác POJ có các đường cao PM, ON cắt nhau tại I.
Suy ra I là trực tâm của tam giác POJ.
Do đó IJ ⊥ PO (2)
Từ (1), (2), suy ra ba điểm I, J, K thẳng hàng.
Vậy ta có điều phải chứng minh.
