a) Ta có: MF ⊥ CE, AB ⊥ CE, suy ra MN // AB // CD.
Xét tứ giác MDCN ta có: MD // CN (do AD // BC; M ∈ AD, N ∈ BC) và MN // CD (chứng minh trên).
Do đó tứ giác MDCN là hình bình hành.
Mặt khác M là trung điểm của AD nên
Lại có AD = 2AB mà AB = CD (do ABCD là hình bình hành) nên
Do đó MD = CD.
Suy ra hình bình hành MDCN là hình thoi.
b) Xét tứ giác ADCE ta có AE // CD (theo câu a).
Do đó, tứ giác ADCE là hình thang với hai đáy AE và CD.
Xét hình thang ADCE có:
M là trung điểm AD (giả thiết);
AE // MF // CD (theo câu a).
Theo chứng minh ở Bài 5, trang 63, SBT Toán 8 Tập Một, ta có: F là trung điểm của CE.
Xét ∆EMC có MF là đường trung tuyến ứng với cạnh CE và MF ⊥ CE (giả thiết).
Do đó ∆EMC cân tại M.
c) Tứ giác MDCN là hình thoi nên (tính chất đường chéo của hình thoi).
Mà ∆EMC cân tại M nên
Ta có . (1)
Lại có (hai góc so le trong). (2)
Từ (1) và (2) suy ra .