Dễ thấy \Delta IAB\sim \Delta IDC nên \frac{IA}{IB}=\frac{ID}{IC}.Trên đoạn ID và IC lấy điểm M và N sao cho IM=IA và IN=IB.Khi đó \frac{IM}{IN}=\frac{IA}{IB}=\frac{ID}{IC} nên MN//DC.Gọi G,H,K là trung điểm CD,DA,MN thì K\in IG.Mặt khác \Delta IAB=\Delta IMN nên tứ giác ABNM nội tiếp. Mà AB=MN nên $AM\\BN, suy ra tứ giác ABNM là hình thang cân.Theo giả thiết, IE vuông góc với CD nên IE vuông góc với MN. Vì ABNM là hình thang cân nên IK vuông góc với AB, suy ra IG vuông góc với AB.Vì O là tâm đường tròn ngoại tiếp tứ giác ABCD nên OE vuông góc với AB và OG vuông góc với CD. Từ đó suy ra OE//IG và OG//IE hay tứ giác OEIG là hình bình hành.Ta suy ra OI cắt EG tại trung điểm T mỗi đường.Dễ chứng minh tứ giác EFGH là hình bình hành nên EG và FH cắt nhau tại trung điểm mỗi đường.Ta được OI và FH cắt nhau tại trung điểm mỗi đường hay tứ giác OFIH là hình bình hành.Vậy IF song song với OH, đồng thời vuông góc với AD$.
Dễ thấy
\Delta IAB\sim \Delta IDC nên
\frac{IA}{IB}=\frac{ID}{IC}.Trên đoạn
ID và
IC lấy điểm
M và
N sao cho
IM=IA và
IN=IB.Khi đó
\frac{IM}{IN}=\frac{IA}{IB}=\frac{ID}{IC} nên
MN//DC.Gọi
G,H,K là trung điểm
CD,DA,MN thì
K\in IG.Mặt khác
\Delta IAB=\Delta IMN nên tứ giác
ABNM nội tiếp. Mà
AB=MN nên $AM
//BN
, suy ra tứ giác ABNM
là hình thang cân.Theo giả thiết, IE
vuông góc với CD
nên IE
vuông góc với MN
. Vì ABNM
là hình thang cân nên IK
vuông góc với AB
, suy ra IG
vuông góc với AB
.Vì O
là tâm đường tròn ngoại tiếp tứ giác ABCD
nên OE
vuông góc với AB
và OG
vuông góc với CD
. Từ đó suy ra OE//IG
và OG//IE
hay tứ giác OEIG
là hình bình hành.Ta suy ra OI
cắt EG
tại trung điểm T
mỗi đường.Dễ chứng minh tứ giác EFGH
là hình bình hành nên EG
và FH
cắt nhau tại trung điểm mỗi đường.Ta được OI
và FH
cắt nhau tại trung điểm mỗi đường hay tứ giác OFIH
là hình bình hành.Vậy IF
song song với OH
, đồng thời vuông góc với AD$.