.
Te lo voy a comentar sobre un caso genérico para que no te confundas con las coincidencias de este caso especial y lo puedas aplicar a otras situaciones:
Tenemos un triángulo cualquiera ABC y su circuncentro O.
Si trazamos la mediatriz del lado BC pasará por el circuncentro O, por el punto medio M de BC y cortará a la circunferencia en el punto X.
Si unimos los vértices B y C con el circuncentro O tenemos dos triángulos BOM (verde) y MOC (amarillo).
Los dos triángulos son iguales ya que sus tres lados son iguales porque:
- BO = CO, porque son radios de la circunferencia circunscrita.
- BM = MC, porque M es el punto medio del lado BC.
- OM es un lado común a ambos triángulos.
Por lo tanto, como son triángulos iguales sus ángulos también serán iguales, BOM = MOC.
Ahora nos fijamos en los triángulos BOX y XOC formados por el circuncentro O, los vértices del lado B y C y el punto de corte de la mediatriz con la circunscrita X.
Los dos triángulos son iguales ya que dos de sus lados y una de sus alturas son iguales porque:
- BO = CO, porque son radios de la circunferencia circunscrita.
- OX es un lado común a ambos triángulos.
- BM = MC, por ser M el punto medio de BC.
Por lo tanto, como son triángulos iguales sus ángulos también serán iguales, BOX = XOC.
Si se quiere una demostración más corta se podría decir que los triángulos BOX y XOC son simétricos respecto de XO.
Ahora aplicaremos las propiedades de los ángulos de las circunferencias.
BOX es un ángulo central. Y si unimos el vértice A con el punto X tenemos el ángulo inscrito BAX.
El ángulo inscrito es la mitad del ángulo central que subtiende, BAX = BOX / 2.
Lo mismo podríamos decir con XAC = XOC / 2.
Pero como los dos ángulos centrales son iguales BOX = XOC, también lo serán los ángulos inscritos BAX = XAC. Y si ambos ángulos son iguales y están formados entre los lados AB, BC y la línea AX, entonces AX es la bisectriz del ángulo A. Y como dicha bisectriz partía del punto donde la mediatriz de BC cortaba a la circunscrita podemos decir que:
"En un triángulo, la bisectriz de un ángulo pasa por el punto donde la mediatriz del lado opuesto corta a la circunferencia circunscrita".
Se puede decir de otras formas, y explicarlo más claro, pero para empezar ahí tienes una demostración.