โจทย์
จงพิสูจน์ว่า x = 150° และ y = 30°
พิสูจน์
(1) พิจารณา ∆ACP จะได้ว่า ∠APC = x = 180° - (α + β)
(2) ∵ AC = BC ⇔ ∆ABC เป็น ∆หน้าจั่ว ที่มี ∠C เป็นมุมยอด ⇔ ∠ABC = ∠BAC ⇔ ∠ABC = 90° - 2β ⇔ ∠ABP = y = 90° - 2(α + β)
(3) กำหนดจุด Q บน AB ที่ทำให้ CQ ⊥ AB และให้จุด R เป็นจุดตัดระหว่าง CQ และ BP
∵ CQ ⊥ AB ⇔ CQ เป็นส่วนสูงของ ∆ABC ⇔ ∠ACR (= ∠BCR) = 2β ⇔ ∠PCR = β ⇔ ∠PCR = ∠ACP
พิจารณา ∆BCR จะได้ว่า ∠BRC = 180° - 2(α + β)
จะเห็นว่า ∆ACR ≅ ∆BCR ด้วยความสัมพันธ์แบบ ด-ม-ด (AC = BC, ∠ACR = ∠BCR, CR = CR) ⇒ ∠CAR = ∠CBR ⇔ ∠CAR = 2α ⇔ ∠PAR = α ⇔ ∠PAR = ∠PAC
นอกจากนั้น ยังได้ว่า ∠ARC = ∠BRC ⇔ ∠ARC = 180° - 2(α + β)
(4) พิจารณา ∆ACR จะเห็นว่า มีจุด P เป็นจุดภายในที่ทำให้ AP และ CP เป็นเส้นแบ่งครึ่ง ∠CAR และ ∠ACR ตามลำดับ ⇒ จุด P เป็น incenter ของ ∆ACR ⇒ PR เป็นเส้นแบ่งครึ่ง ∠ARC ⇒ ∠CRP = (∠ARC)/2 = 90° - (α + β)
∵ ∠BRC + ∠CRP = 180° ⇔ [180° - 2(α + β)] + [90° - (α + β)] = 180° ⇔ α + β = 30° ⇒ x = 150° และ y = 30° Q.E.D.