Tam giác ABC có ba đường phân giác cắt nhau tại I. Gọi M, N, P lần lượt là hình chiếu của I trên các cạnh BC, CA, AB.

a) Tam giác ABC có I là giao điểm ba đường phân giác nên I cách đều 3 cạnh của tam giác ABC.

Do đó IM = IN = IP.

Do IM = IN nên tam giác IMN cân tại I.

Do IN = IP nên tam giác INP cân tại I.

Do IP = IM nên tam giác IPM cân tại I.

Vậy các tam giác IMN, INP, IPM là tam giác cân.

b) Xét ΔAIP vuông tại P và ΔAIN vuông tại N có:

AI chung.

IP = IN (theo giả thiết).

Do đó ΔAIP=ΔAIN (cạnh huyền - cạnh góc vuông).

Suy ra AP = AN (hai cạnh tương ứng).

Tam giác ANP có AP = AN nên tam giác ANP cân tại A.

Xét ΔBIP vuông tại P và ΔBIM vuông tại M có:

BI chung.

IP = IM (theo giả thiết).

Do đó ΔBIP=ΔBIM (cạnh huyền - cạnh góc vuông).

Suy ra BP = BM (hai cạnh tương ứng).

Tam giác BPM có BP = BM nên tam giác BPM cân tại B.

Xét ΔCIM vuông tại M và ΔCIN vuông tại N có:

CI chung.

IM = IN (theo giả thiết).

Do đó ΔCIM=ΔCIN (cạnh huyền - cạnh góc vuông).

Suy ra CM = CN (hai cạnh tương ứng).

Tam giác CMN có CM = CN nên tam giác CMN cân tại C.

Vậy các tam giác ANP, BPM, CMN là tam giác cân.