5071. Докажите, что если H
 — ортоцентр треугольника ABC
 и O
 — центр описанной около него окружности радиуса R
, то
AH^{2}+BH^{2}+CH^{2}=3R^{2}+OH^{2}.
Указание. \overrightarrow{OH}=\overrightarrow{OA}+\overrightarrow{OB}+\overrightarrow{OC}
 (см. задачу 4516),
AH^{2}+BC^{2}=4R^{2}
 (см. задачу 3802).
Решение. Известно, что
\overrightarrow{OH}=\overrightarrow{OA}+\overrightarrow{OB}+\overrightarrow{OC}
 (см. задачу 4516), поэтому
OH^{2}=\overrightarrow{OH}^{2}=\overrightarrow{OA}^{2}+\overrightarrow{OB}^{2}+\overrightarrow{OC}^{2}+2\overrightarrow{OA}\cdot\overrightarrow{OB}+2\overrightarrow{OA}\cdot\overrightarrow{OC}+2\overrightarrow{OB}\cdot\overrightarrow{OC}=
=R^{2}+R^{2}+R^{2}+2R^{2}-c^{2}+2R^{2}-b^{2}+2R^{2}-a^{2}=9R^{2}-(a^{2}+b^{2}+c^{2}).
 Значит,
3R^{2}+\overrightarrow{OH}^{2}=12R^{2}-(a^{2}+b^{2}+c^{2}).
С другой стороны, так как
AH^{2}+a^{2}=4R^{2},~BH^{2}+b^{2}=4R^{2},~CH^{2}+c^{2}=4R^{2},
 (см. задачу 3802), то
AH^{2}+BH^{2}+CH^{2}=12R^{2}-(a^{2}+b^{2}+c^{2}).
 Следовательно,
AH^{2}+BH^{2}+CH^{2}=3R^{2}+OH^{2}.

Примечание. Из доказанного равенства следует, что
AH^{2}+BH^{2}+CH^{2}\geqslant3R^{2},
 причём равенство достигается тогда и только тогда, когда треугольник равносторонний.
Источник: Готман Э. Г., Скопец З. А. Решение геометрических задач аналитическим методом: Пособие для учащихся 9—10 кл. — М.: Просвещение, 1979. — № 482(а), с. 75