Ответ на вопрос
Кратко: перечислю точные утверждения о треугольнике \(A_1B_1C_1\) (ортовом треугольнике) и докажу/опровергну их короткими аргументами.
1) Углы ортового треугольника.
- Утверждение: \(\displaystyle \angle A_1=\pi-2\angle A,\;\angle B_1=\pi-2\angle B,\;\angle C_1=\pi-2\angle C.\)
- Доказательство (коротко): возьмём ориентированные углы. Угол между прямыми \(A_1B_1\) и \(A_1C_1\) равен сумме трёх углов
\[
\angle(A_1B_1,AB)+\angle(AB,AC)+\angle(AC,A_1C_1).
\]
Так как \(AB_1\perp B_1B\), \(AC_1\perp C_1C\), стандартным угловым счётом получаем сумму \(2\angle A\); значит внутренний угол в \(A_1\) равен \(\pi-2\angle A\). Аналогично для других вершин.
2) Подобие \(ABC\) и \(A_1B_1C_1\).
- Утверждение: в общем случае треугольники не подобны. Единственный случай подобия — равносторонний треугольник.
- Доказательство: углы орто‑треугольника равны \(\pi-2\angle A,\dots\). Если \(ABC\sim A_1B_1C_1\), то, возможно с перестановкой вершин, должно выполняться, например, \(\angle A=\pi-2\angle A\). Это даёт \(3\angle A=\pi\Rightarrow\angle A=\pi/3\). Аналогично для остальных, значит \(\angle A=\angle B=\angle C=\pi/3\). Обратное очевидно: для равностороннего треугольника ножки высот — середины сторон и ортовый треугольник подобен исходному.
3) Параллельности / антипараллельности.
- Утверждение: стороны ортового треугольника в общем случае не параллельны соответствующим сторонам исходного; они антипараллельны.
- Формулировка: отрезок \(B_1C_1\) антипараллелен \(BC\) относительно угла при \(A\): углы с боковыми прямыми совпадают в смысле
\[
\angle(B_1C_1,AB)=\angle(BC,AC)=\angle C,\quad \angle(B_1C_1,AC)=\angle(BC,AB)=\angle B.
\]
Поэтому \(B_1C_1\) параллелен касательной к описанной окружности \( (ABC)\) в точке \(A\), но обычно не параллелен \(BC\). Параллельность сторон \(A_1B_1\parallel AB\) (или аналогично) возможна лишь в вырожденных/симметричных случаях (в частности, при равностороннем треугольнике).
4) Ортоцентр \(H\) и взаимное расположение \(H\) относительно \(A_1B_1C_1\).
- Утверждение: точки \(A,B,C,H\) связаны с орто‑треугольником угловыми соотношениями; в частности
\[
\angle B_1HC_1=\angle A,\ \angle C_1HA_1=\angle B,\ \angle A_1HB_1=\angle C.
\]
Следствие: \(H\) является «внешним биссекторным» центром (эксцентром) треугольника \(A_1B_1C_1\) напротив вершины \(A_1\) (и циклически: \(A,B,C\) — эксцентры напротив \(B_1,C_1,A_1\) соответственно).
- Короткое объяснение: лучи \(HB_1\) и \(HC_1\) перпендикулярны \(AC\) и \(AB\) соответственно, значит угол между ними равен \(\angle A\). Далее сравниваем с формулами для внутреннего/внешнего биссектора: для треугольника с углом в \(A_1\) равным \(\pi-2\angle A\) внешний биссектор даёт угол \(\angle A\) — это и показывает, что \(H\) лежит на внешней биссекторной линии напротив \(A_1\). Отсюда \(H\) — эксцентр треугольника \(A_1B_1C_1\) напротив \(A_1\).
5) Окружности и центры.
- Окружность, проходящая через \(A_1,B_1,C_1\), есть девятиточечная окружность треугольника \(ABC\).
- Центр этой окружности — середина отрезка \(OH\) (где \(O\) — центр описанной окружности \(ABC\)), это стандартное свойство девятиточечной окружности.
6) Дополнительные замечания о симметриях.
- Отображение «симметрия относительно биссектрисы угла в \(A\)» переводит сторону \(BC\) в линию, симметричную \(B_1C_1\) (антипараллельность). Полная симметрия между треугольниками \(ABC\) и \(A_1B_1C_1\) отсутствует, кроме особо симметричных случаев (равнобедренные или равносторонние треугольники).
Итог (сжатый):
- Углы ортового треугольника: \(\angle A_1=\pi-2\angle A\) и т. д.
- Общая подобность \(ABC\sim A_1B_1C_1\) неверна, единственный случай — равносторонний треугольник.
- Стороны ортового треугольника антипараллельны соответствующим сторонам \(ABC\); параллельности в общем нет.
- Ортоцентр \(H\) выступает как соответствующий эксцентр треугольника \(A_1B_1C_1\) (напротив \(A_1\) и циклически), а окружность \(A_1B_1C_1\) — девятиточечная окружность \(ABC\).
Если нужно, могу дать подробные поэтапные угловые вычисления для любого из пунктов (напр., полный угол‑по‑углу вывод \(\angle A_1=\pi-2\angle A\) или доказательство эксцентровости \(H\)).
Еще