โจทย์
จงพิสูจน์ว่า x = 40° โดยไม่ใช้ทฤษฎีบทเกี่ยวกับวงกลม
พิสูจน์
(1) ต่อ AP ออกไปพบ BC ที่จุด Q ⇒ ∠BPQ = 40°, ∠AQB = 100° และ ∠AQC = 80°
∵ ∠BPQ = ∠PBQ ⇔ ∆BPQ เป็น ∆หน้าจั่ว ที่มี ∠Q เป็นมุมยอด ⇔ BQ = PQ
(2) กำหนดจุด R เป็นภาพสะท้อนของจุด Q ผ่าน AC ⇒ ∆ACR ≅ ∆ACQ ⇒ AR = AQ, ∠CAR = ∠CAQ = 30° และ ∠ARC = ∠AQC = 80°
∵ AQ = AR และ ∠QAR = 60° ⇒ ∆AQR เป็น ∆ด้านเท่า ⇒ AQ = QR
นอกจากนั้น ยังได้ว่า ∠AQR = ∠ARQ = 60° ⇔ ∠CQR = ∠CRQ = 20°
(3) กำหนดจุด S บน AB ที่ทำให้ ∠AQS = 20° ⇒ ∠BQS = 80° และ ∠BSQ = 40°
จะเห็นว่า ∆AQS ≅ ∆CQR ด้วยความสัมพันธ์แบบ ม-ด-ม (∠QAS = ∠CRQ, AQ = QR, ∠AQS = ∠CQR) ⇒ QS = CQ
(4) สังเกตว่า ∆CPQ ≅ ∆BQS ด้วยความสัมพันธ์แบบ ด-ม-ด (CQ = QS, ∠CQP = ∠BQS, PQ = BQ) ⇒ ∠PCQ = ∠BSQ ⇔ x = 40° Q.E.D.