題目: \(\triangle ABC\) 的外心 \(O\)、垂心 \(H\), 直線\(BO\) 交 \(\triangle ABC\) 的外接圓於 \(D\),試用 \(\vec{OA}, \vec{OB}, \vec{OC}\) 表示 \(\vec{OH}\) ?
解答:
設 \(\overline{AB}\) 與 \(\overline{BC}\) 的中點分別為 \(E,F\),做線段連接 \(O,E,F\) 三點,
因為 \(\overline{OE}\) 垂直 \(\overline{BC}\) 且 \(\vec{AH}\) 垂直 \(\vec{BC}\),所以 \(\overline{OE}\) 平行 \(\overline{HA}\)
因為 \(\overline{OF}\) 垂直 \(\overline{AB}\) 且 \(\vec{CH}\) 垂直 \(\vec{AB}\),所以 \(\overline{OF}\) 平行 \(\overline{HC}\)
因為 \(E,F\) 分別為 \(\overline{BC}, \overline{AB}\) 的中點,所以 \(\overline{EF}\) 平行 \(\overline{AC}\),且 \(\displaystyle\overline{EF}=\frac{1}{2}\overline{AC}\)
由以上三組平行,可得 \(\triangle OEF\) 相似於 \(\triangle HAC\),且兩者邊長比為 \(1:2\) \(\displaystyle \Rightarrow \vec{OE}=-\frac{1}{2}\vec{HA}\)
\(\displaystyle \vec{OH} = \vec{OE}-\vec{HE} = -\frac{1}{2}\vec{HA}-\frac{1}{2}\left(\vec{HB}+\vec{HC}\right)\)
\(\displaystyle \Rightarrow \vec{OH} = -\frac{1}{2}\left(\left(\vec{OA}-\vec{OH}\right)+\left(\vec{OB}-\vec{OH}\right)+\left(\vec{OC}-\vec{OH}\right)\right)\)
\(\displaystyle \Rightarrow \vec{OH}=\vec{OA}+\vec{OB}+\vec{OC}\)