Đầu tiên, chúng ta nối các điểm I với K, K với M, và M với N để tạo thành ba đoạn thẳng: IK, KM và MN.
- Xét ∆BKD ≈∆BEC, ta có: \[\frac{BK}{BE}=\frac{KD}{EC}=\frac{BD}{BC}(1)\] ;
- Xét ∆BID ≈∆BFC, ta có: \[\frac{BI}{BF}=\frac{ID}{FC}=\frac{BD}{BC}(2)\]
Từ (1) và (2), suy ra: \[\frac{BK}{BE}=\frac{BI}{BF}=\frac{BD}{BC}\], vậy IK // EF.
- Xét ∆OKD ≈∆OEA, ta có: \[\frac{OK}{OE}=\frac{KD}{EA}=\frac{OD}{OA}(3)\] ;
- Xét ∆OMD ≈∆OFA, ta có: \[\frac{OM}{OF}=\frac{MD}{FA}=\frac{OD}{OA}(4)\]
Từ (3) và (4), suy ra: \[\frac{OK}{OE}=\frac{OM}{OF}=\frac{OD}{OA}\], vậy KM // EF.
- Xét ∆CMD ≈∆CFB, ta có: \[\frac{CM}{CF}=\frac{MD}{BF}=\frac{DC}{BC}(5)\] ;
- Xét ∆CND ≈∆CEB, ta có: \[\frac{CN}{CE}=\frac{ND}{BE}=\frac{DC}{BC}(6)\]
Từ (5) và (6), suy ra: \[\frac{CM}{CF}=\frac{CN}{CE}=\frac{DC}{BC}\], vậy MN // EF.
Vì IK // EF, KM // EF và MN // EF nên ba đoạn thẳng IK, KM và MN cùng thẳng hàng với nhau. Tức bốn điểm I, K, M, N cùng nằm trên cùng một đường thẳng.