โจทย์
กำหนดให้ AB = CP และ AC = AB + BP
จงพิสูจน์ว่า x = 20°
พิสูจน์
ให้ AB = a และ BP = b ⇒ CP = a และ AC = a + b
(1) กำหนดจุด O เป็นจุดศูนย์กลางของวงกลมที่มี ∆ABP แนบใน ⇒ ...
AO = BO = OP
∠AOP = 2(∠ABP) ⇔ ∠AOP = 80°
∠BOP = 2(∠BAP) ⇔ ∠BOP = 60°
∵ BO = OP และ ∠BOP = 60° ⇒ ∆BOP เป็น ∆ด้านเท่า ⇒ OP = BP ⇔ AO = BO = b
(2) ต่อ AB ออกไปยังจุด Q โดยที่ BQ = b ⇒ ∠PBQ = 140°
∵ BP = BQ ⇔ ∆BPQ เป็น ∆หน้าจั่ว ที่มี ∠B (= 140°) เป็นมุมยอด ⇔ ∠BQP (= ∠BPQ) = 20°
สังเกตว่า ∆BPQ ≅ ∆ABO ด้วยความสัมพันธ์แบบ ด-ม-ด (BP = AO, ∠PBQ = ∠AOB, BQ = BO) ⇒ PQ = AB ⇔ PQ = a
(3) สังเกตว่า ∆ACP ≅ ∆APQ ด้วยความสัมพันธ์แบบ ด-ด-ด (AC = AQ, AP = AP, CP = PQ) ⇒ ∠CAP = ∠PAQ และ ∠ACP = ∠AQP ⇔ ∠CAP = 30° และ ∠ACP = 20°
∵ AC = AQ และ ∠CAQ = 60° ⇒ ∆ACQ เป็น ∆ด้านเท่า ⇒ ∠ACQ = 60° ⇔ ∠PCQ = 40° ⇔ ∠PCQ + ∠PBQ = 180° ⇔ ☐BPCQ สามารถแนบในวงกลมได้ ⇔ ∠BCP = ∠BQP ⇔ x = 20° Q.E.D.