Кратко: \(AD=CD\), поэтому треугольник \(ADC\) — равнобедренный с основанием \(AC\).
Доказательство
Дано:
\(\triangle ABC\) равнобедренный, \(AC\) — основание;
\(BM\) — высота;
точка \(D\) лежит на продолжении \(BM\).
Доказать:
\(\triangle ADC\) равнобедренный.
Так как \(\triangle ABC\) равнобедренный с основанием \(AC\), то
\[ AB=BC. \]\(BM\) — высота, значит
\[ BM\perp AC. \] В равнобедренном треугольнике высота, проведённая к основанию, является также медианой. Поэтому
\[ AM=MC. \]Точка \(D\) лежит на продолжении \(BM\), значит \(B,M,D\) лежат на одной прямой. Следовательно, \(MD\perp AC\), и
\[ \angle AMD=\angle CMD=90^\circ. \]Рассмотрим треугольники \(AMD\) и \(CMD\): \[ AM=MC, \] \[ MD \text{ — общая сторона}, \] \[ \angle AMD=\angle CMD=90^\circ. \] По первому признаку равенства треугольников — по двум сторонам и углу между ними —
\[ \triangle AMD=\triangle CMD. \]В равных треугольниках соответствующие стороны равны, поэтому
\[ AD=CD. \]
Значит, в треугольнике \(ADC\) две стороны равны. Следовательно,
\[
\triangle ADC \text{ — равнобедренный.}
\]
Ч.т.д.
Проверка: точка \(D\) лежит на прямой \(BM\), а \(BM\) является серединным перпендикуляром к \(AC\). Любая точка серединного перпендикуляра равноудалена от концов отрезка, поэтому \(AD=CD\). Результат верный.