Cho tam giác $A B C$ có trực tâm $\mathrm{H}$, trọng tâm $\mathrm{G}$ và tâm đường tròn ngoại tiếp $\mathrm{O}$. Chứng minh rằng
a) $\overrightarrow{H A}+\overrightarrow{H B}+\overrightarrow{H C}=2 \overrightarrow{H O}$.
b) $\overrightarrow{O A}+\overrightarrow{O B}+\overrightarrow{O C}=\overrightarrow{O H}$.
c) $\overrightarrow{G H}+2 \overrightarrow{G O}=\overrightarrow{0}$.
Giải thích các bước giải:
a) Kẻ đường kính BF.
Ta có: AH⊥BC,CF⊥BC⇒AH//CFAH⊥BC,CF⊥BC⇒AH//CF
Lại có AF⊥AB,CH⊥AB⇒AF//CHAF⊥AB,CH⊥AB⇒AF//CH
⇒AHCF⇒AHCF là hình bình hành.
⇒−−→AH=−−→FC⇒AH→=FC→.
Lại có OIOI là đường trung bình của tam giác BCF nên −→OI=12−−→FCOI→=12FC→
Vậy −−→AH=−−→FC=2−→OIAH→=FC→=2OI→.
b) Ta có: −−→OH=−−→OA+−−→AH=−−→OA+2−→OI=−−→OA+−−→OB+−−→OCOH→=OA→+AH→=OA→+2OI→=OA→+OB→+OC→
c) Do GG là trọng tâm tam giác ABC nên−−→OA+−−→OB+−−→OC=3−−→OG⇒−−→OG=13(−−→OA+−−→OB+−−→OC)=13−−→OHOA→+OB→+OC→=3OG→⇒OG→=13(OA→+OB→+OC→)=13OH→
Vậy ba điểm O,H,GO,H,G thẳng hàng.