如图,$\triangle ABC$ 的外心为 $O$,三条高线 $AD,BE,CF$ 相交于一点 $H$,$ED$ 与 $AB$ 延长线交于点 $I$,$FD$ 与 $AC$ 延长线交于 $J$,则 \((\qquad)\) 

【难度】
【出处】
2017年清华大学THUSSAT附加学科测试数学部分(二测)
【标注】
【答案】
ABCD
【解析】
对于选项 A,因为 $A,C,D,F$ 四点共圆,故 $\angle BDF=\angle BAC$,命题正确.
对于选项 B,由于 $A,C,D,F$ 四点共圆,于是\[BA\cdot BF=BD\cdot BC,\]又\[\begin{split} \overrightarrow{OB}\cdot \overrightarrow{BF}=-\dfrac 12\cdot AB\cdot BF,\\
\overrightarrow{OB}\cdot \overrightarrow{BD}=-\dfrac 12\cdot BC\cdot BD,\end{split}\]于是\[\overrightarrow{OB}\cdot\overrightarrow{BF}=\overrightarrow{OB}\cdot \overrightarrow{BD},\]即\[\overrightarrow{OB}\cdot \overrightarrow{FD}=0.\]对于选项 C,与选项 B 类似.
对于选项 D,由直线 $IDE$ 截 $\triangle ABC$,应用梅涅劳斯定理可得\[\dfrac{AI}{IB}\cdot \dfrac{BD}{DC}\cdot \dfrac{CE}{EA}=1,\]点 $H$ 关于 $\triangle ABC$ 的塞瓦定理可得\[\dfrac{AF}{FB}\cdot \dfrac{BD}{DC}\cdot\dfrac{CE}{EA}=1,\]于是\[\dfrac{AI}{IB}=\dfrac{AF}{FB},\]进而\[\dfrac{AI}{AB}=\dfrac{AF}{AF-FB}=\dfrac{AF}{2AF-AB},\]于是\[\overrightarrow{AI}\cdot \overrightarrow{OH}=AI\left(AF-\dfrac 12AB\right)=\dfrac{AF\cdot AB}{2AF-AB}\cdot \left(AF-\dfrac 12AB\right)=\dfrac 12\cdot AF\cdot AB,\]类似的,可得\[\overrightarrow{AJ}\cdot \overrightarrow{OH}=\dfrac 12\cdot AE\cdot AC,\]由 $B,C,E,F$ 四点共圆可得\[AF\cdot AB=AE\cdot AC,\]于是\[\overrightarrow{AI}\cdot \overrightarrow{OH}=\overrightarrow{AJ}\cdot\overrightarrow{OH},\]即\[\overrightarrow{IJ}\cdot \overrightarrow{OH}=0.\]
对于选项 B,由于 $A,C,D,F$ 四点共圆,于是\[BA\cdot BF=BD\cdot BC,\]又\[\begin{split} \overrightarrow{OB}\cdot \overrightarrow{BF}=-\dfrac 12\cdot AB\cdot BF,\\
\overrightarrow{OB}\cdot \overrightarrow{BD}=-\dfrac 12\cdot BC\cdot BD,\end{split}\]于是\[\overrightarrow{OB}\cdot\overrightarrow{BF}=\overrightarrow{OB}\cdot \overrightarrow{BD},\]即\[\overrightarrow{OB}\cdot \overrightarrow{FD}=0.\]对于选项 C,与选项 B 类似.
对于选项 D,由直线 $IDE$ 截 $\triangle ABC$,应用梅涅劳斯定理可得\[\dfrac{AI}{IB}\cdot \dfrac{BD}{DC}\cdot \dfrac{CE}{EA}=1,\]点 $H$ 关于 $\triangle ABC$ 的塞瓦定理可得\[\dfrac{AF}{FB}\cdot \dfrac{BD}{DC}\cdot\dfrac{CE}{EA}=1,\]于是\[\dfrac{AI}{IB}=\dfrac{AF}{FB},\]进而\[\dfrac{AI}{AB}=\dfrac{AF}{AF-FB}=\dfrac{AF}{2AF-AB},\]于是\[\overrightarrow{AI}\cdot \overrightarrow{OH}=AI\left(AF-\dfrac 12AB\right)=\dfrac{AF\cdot AB}{2AF-AB}\cdot \left(AF-\dfrac 12AB\right)=\dfrac 12\cdot AF\cdot AB,\]类似的,可得\[\overrightarrow{AJ}\cdot \overrightarrow{OH}=\dfrac 12\cdot AE\cdot AC,\]由 $B,C,E,F$ 四点共圆可得\[AF\cdot AB=AE\cdot AC,\]于是\[\overrightarrow{AI}\cdot \overrightarrow{OH}=\overrightarrow{AJ}\cdot\overrightarrow{OH},\]即\[\overrightarrow{IJ}\cdot \overrightarrow{OH}=0.\]
题目
答案
解析
备注