证明:过点O作$OD\perp AB,$垂足为D,过点O作$OE\perp AC,$垂足为E。
$\because OD\perp AB,$$OE\perp AC,$AO平分$\angle BAC,$
$\therefore OD=OE$(角平分线上的点到角两边的距离相等)。
$\because \angle 1=\angle 2,$
$\therefore OB=OC$(等角对等边)。
在$Rt\triangle BDO$和$Rt\triangle CEO$中,
$\left\{\begin{array}{l} OB=OC \\ OD=OE \end{array}\right.,$
$\therefore Rt\triangle DOB\cong Rt\triangle EOC(HL)。$
$\therefore \angle DBO=\angle ECO。$
$\because \angle ABC=\angle 1+\angle DBO,$$\angle ACB=\angle 2+\angle ECO,$且$\angle 1=\angle 2,$
$\therefore \angle ABC=\angle ACB。$
$\therefore AB=AC$(等角对等边)。
$\therefore \triangle ABC$是等腰三角形。