Tìm tọa độ đỉnh D, biết rằng đỉnh A có tung độ âm

Gọi \(I=EF\cap CD\). Ta sẽ chứng minh tam giác EAI vuông cân tại E
Đặt \(\overrightarrow{AB}=\vec{a},\overrightarrow{AD}=\vec{b}\). Khi đó \(\left | \vec{a} \right |=\left | \vec{b} \right |\) và \(\vec{a}.\vec{b} =0\)
Ta có \(\overrightarrow{AC}=\overrightarrow{AD}+\overrightarrow{DC}=\vec{b}+3\vec{a}\)
\(\overrightarrow{FE}=\overrightarrow{AE}-\overrightarrow{AF}=\frac{1}{4}\overrightarrow{AC}-\frac{5}{6}\overrightarrow{AB}=\frac{1}{4}(\vec{b}+3\vec{a}) -\frac{5}{6}\vec{a}=\frac{1}{12}(3\overrightarrow{b}-\vec{a})\)

Suy ta \(\overrightarrow{AC}.\overrightarrow{AF}=\frac{1}{12}\left ( 3\left | \vec{b} \right |^2 -3\left | \vec{a} \right |^2 \right )=0\). Do đó \(AC\perp EF\)   (1)
Từ (1) suy ra tứ giác ADIE nội tiếp. Suy ra \(\widehat{I_1}=\widehat{D_1}=45^0\)   (2)
Từ (1) và (2) suy ra tam giác EAI vuông cân tại E.
Ta có \(\overrightarrow{n_{AC}}=EF(2;-6)\) nên AC: \(x-3y-12=0\Rightarrow A(3a+12;a)\)
Theo định lý Talet ta có 
\(\frac{EI}{EF}=\frac{EC}{EA}=\frac{CD}{AB}=3\Rightarrow \overrightarrow{EI}=3FE\Rightarrow I(-3;15)\)
Khi đó 
\(EA=EI\Leftrightarrow (3a+9)^2+(a+3)^2=360\Leftrightarrow \bigg \lbrack\begin{matrix} a=3\\ a=-9 \end{matrix}\)
Vì A có tung độ âm nên A(-15;-9).
Ta có \(\overline{n_{AD}}=AF(20;0)\) nên \(AD: x =-15\Rightarrow CD: y=-15.\) Do đó \(D(-15;15)\)