Đường tròn tâm $I$ luôn tiếp xúc hai tia $Ox, Oy$ nên $I$ di chuyển trên tia phân giác $Oz$ của góc $xOy$, trừ điểm $I$.
Gọi $M$ là chân đường vuông góc hạ từ $A$ xuống $Oz$ thì thấy $DF$ đi qua $M$, chính là điểm cố định cần tìm. Ta sẽ chứng minh $DF$ luôn đi qua $M$.
Xét lần lượt các vị trí của $I$ từ gần đến xa $O$:
TH1: $OI<OM, AE>AM$
4 điểm $A,E,I,F,M$ thuộc đường tròn đường kính $AI$.
Ta có $OI.OM=OE.OA=OD.OA \Rightarrow \frac{OD}{OM}=\frac{OI}{OA}$ nên $\bigtriangleup ODM \sim \bigtriangleup OIA$ $(c.g.c)$ $(1)$
Từ $(1) \Rightarrow \widehat{OMD}=\widehat{OAI}=\widehat{EAI}=\widehat{FAI}=\widehat{OMF}$
Vậy $D, M, F$ thẳng hàng.
TH2: $OI<OM, AE=AM$ thì $F$ trùng $M$
TH3: $OI<OM, AE<AM$
Từ $(1) \Rightarrow \widehat{OMD}=\widehat{OAI}=\widehat{FAI}=\widehat{FMz}$
Vậy $D, M, F$ thẳng hàng.
TH4: $I$ trùng $M$
Có $\widehat{AIE}=\widehat{AIF}, \widehat{EIO}=\widehat{DIO}$
Mà $\widehat{AIE}+\widehat{EIO}=\widehat{AIO}=90^{\circ}$
nên $\widehat{AIE}+\widehat{AIF}+\widehat{EIO}+\widehat{DIO}=180^{\circ}$ hay $F, I, D$ thẳng hàng.
Vậy $D, M, F$ thẳng hàng.
TH5: $OI>OM, OE<OA$
Từ $(1) \Rightarrow \widehat{OMD}=\widehat{OAI}=\widehat{FAI}=\widehat{FMI}$
Vậy $D, M, F$ thẳng hàng.
TH6: $OI>OM, OE>OA, AE<AM$
Từ $(1) \Rightarrow \widehat{OMD}=\widehat{OAI} \Rightarrow \widehat{IMD}=\widehat{EAI}=90^{\circ}-\widehat{EIA}=90^{\circ}-\widehat{FIA}=90^{\circ}-\widehat{FMA}$
$\Rightarrow \widehat{IMD}+\widehat{FMA}=90^{\circ}$
Vậy $D, M, F$ thẳng hàng.
TH7: $OI>OM, AE=AM$ thì $F$ trùng $M$
TH8: $OI>OM, OE>OA, AE>AM$
Từ $(1) \Rightarrow \widehat{OMD}=\widehat{OAI} \Rightarrow \widehat{IMD}=\widehat{EAI}=\widehat{FAI}=\widehat{EAI}=\widehat{IMF}$
Vậy $D, M, F$ thẳng hàng.
Kết thúc bài toán.