1. Lời giải sử dụng phép chiếu vec-tơ:
Chọn $X$ tùy ý thuộc $d$
Khi đó ta có $\vec{AX} + \vec{BX} + \vec{CX} = 3\vec{GX}$
Chiếu các vec-tơ lên phương $d'$ vuông góc $d$ ta được:
$\vec{AA'} + \vec{BB'} + \vec{CC'} = 3\vec{GG'}$
P/s: Giải thích chút về cách chiếu

Hình bên trái là phép chiếu khi $XY$ nằm lơ lửng, không có gì đặc biệt. Khi đó thì $\vec{XY}$ bị chiếu thành $\vec{X'Y'}$ (hoặc $\overline{X'Y'}$ nếu bạn biết đây là gì)
Hình bên phải là phép chiếu trong bài này, với $C$ nằm trên phương chiếu và $X$ nằm trên $d$ vuông góc phương chiếu
Khi đó $\vec{CX}$ bị chiếu thành $\vec{C'C}$
2) Đây là hệ thức Jacobi.
Gọi $AM$ cắt $BC$ tại $N$
Khi đó do $B, N, C$ thẳng hàng nên $\vec{AN} = \dfrac{CN}{BC} \vec{AB} + \dfrac{BN}{BC} \vec{AC}$
$\iff \dfrac{AN}{AM} \vec{AM} = \vec{AM} + \dfrac{CN}{BC} \vec{MB} + \dfrac{BN}{BC} \vec{MC}$ (tỉ lệ + chèn điểm)
Biến đổi tỉ lệ: $\dfrac{AN}{AM} = \dfrac{S_{ABN}}{S_{ABM}} = \dfrac{S_{ACN}}{S_{ACM}} = \dfrac{S_{ABN} + S_{ACN}}{S_{ABM} + S_{ACM}} = \dfrac{S_{ABC}}{S_{ABM} + S_{ACM}}$
$\dfrac{CN}{BC} = \dfrac{S_{ACN}}{S_{ACB}} = \dfrac{S_{MCN}}{S_{MCB}} = \dfrac{S_{ACN} - S_{MCN}}{S_{ACB} - S_{MCB}} = \dfrac{S_{ACM}}{S_{ABM} + S_{ACM}}$
$\dfrac{BN}{BC} = \ldots = \dfrac{S_{ABM}}{S_{ABM} + S_{ACM}}$
Thay vào rồi quy đồng ta suy ra $S_{ABC} \vec{AM} = (S_{ABM} + S_{ACM}) \vec{AM} + S_{ACM} \vec{MB} + S_{ABM} \vec{MC}$
Hay $S_{BMC} \vec{AM} + S_{ACM} \vec{BM} + S_{ABM} \vec{CM} = \vec{0}$
Ta có đpcm