Рассмотрим произвольный треугольник ABC, в котором высота AH и медиана AM совпадают. Докажем, что этот треугольник является равнобедренным.
Так как AH является высотой, то треугольники AHB и AHC являются прямоугольными треугольниками. В этих треугольниках гипотенузой является сторона AB и AC, а катетом - AH.
Поскольку AM - медиана, то она делит сторону BC пополам. Пусть точка M лежит на стороне BC так, что BM = MC.
Теперь рассмотрим треугольники AMB и AMC. Они имеют общую сторону AM и равные стороны BM и MC, так как AM является медианой. Следовательно, треугольники AMB и AMC равны по третьему признаку равенства треугольников.
Из равенства треугольников следует равенство соответствующих углов ∠BAM и ∠CAM. Но так как высота AH совпадает с медианой AM, то углы ∠BHA и ∠CHA также равны.
Тогда прямоугольные треугольники AHB и AHC имеют равные острые углы (∠BAH и ∠CAH), а гипотенуза у них общая (сторона AB или AC).