โจทย์
จงพิสูจน์ว่า x = 90°
พิสูจน์
(1) ∵ จุด I เป็น incenter ของ ∆ABC ⇒ AI, BI และ CI เป็นเส้นแบ่งครึ่ง ∠BAC, ∠ABC และ ∠ACB ตามลำดับ ⇒ ∠BAI = ∠CAI, ∠ABI = ∠CBI และ ∠ACI = ∠BCI
ให้ ∠ABI = θ ⇔ ∠CBI = θ
(2) กำหนดจุด P บน AB ที่ทำให้ AP = AC
∵ AB = AC + CI ⇔ AP + BP = AC + CI ⇔ BP = CI
จะเห็นว่า ∆AIP ≅ ∆ACI ด้วยความสัมพันธ์แบบ ด-ม-ด (AP = AC, ∠IAP = ∠CAI, AI = AI) ⇒ IP = CI ⇔ IP = BP ⇔ ∆BIP เป็น ∆หน้าจั่ว ที่มี ∠P เป็นมุมยอด ⇔ ∠BIP = ∠IBP ⇔ ∠BIP = θ
(3) สังเกตว่า CI = IP และ ∠CBI = ∠IBP ⇒ ☐BCIP สามารถแนบในวงกลมได้ ⇒ ∠BCP = ∠BIP และ ∠ICP = ∠IBP ⇔ ∠BCP = θ และ ∠ICP = θ
(4) ∵ AC = BC ⇔ ∆ABC เป็น ∆หน้าจั่ว ที่มี ∠C เป็นมุมยอด ⇔ ∠BAC = ∠ABC ⇔ ∠BAC = 2θ
∵ ∠ACI = ∠BCI ⇔ ∠ACI = 2θ
พิจารณา ∆ABC จะได้ว่า ∠BAC + ∠ABC + ∠ACB = 180° ⇔ 2θ + 2θ + 4θ = 180° ⇔ θ = 22.5° ⇔ 4θ = x = 90° Q.E.D.