证明:连接$EF,$设$PF=m,$$PE=n。$
因为点$P$是$\triangle ABC$的重心,
所以$E$、$F$分别为$AC$、$BC$的中点。
所以$EF$为$\triangle ABC$的中位线,
因此$EF // AB,$$EF=\frac{1}{2}AB,$$AE=\frac{1}{2}AC,$$BF=\frac{1}{2}BC。$
因为$BC=a,$$AC=b,$$AB=c,$
所以$AE=\frac{1}{2}b,$$BF=\frac{1}{2}a,$$EF=\frac{1}{2}c。$
因为$EF // AB,$
所以$\angle EFP=\angle BAP,$$\angle FEP=\angle ABP。$
因此$\triangle EFP \sim \triangle BAP。$
所以$\frac{PE}{PB}=\frac{PF}{PA}=\frac{EF}{BA}=\frac{1}{2},$即$\frac{n}{PB}=\frac{m}{PA}=\frac{1}{2}。$
所以$PB=2n,$$PA=2m。$
因为$AF \perp BE,$
所以在$Rt\triangle AEP$中,由勾股定理得
$PE^2+PA^2=AE^2,$即$n^2+(2m)^2=(\frac{1}{2}b)^2,$
整理得$n^2+4m^2=\frac{1}{4}b^2$①。
在$Rt\triangle BFP$中,由勾股定理得$PF^2+PB^2=BF^2,$
即$m^2+(2n)^2=(\frac{1}{2}a)^2,$整理得$m^2+4n^2=\frac{1}{4}a^2$②。
①+②得$5(m^2+n^2)=\frac{1}{4}(a^2+b^2)。$
在$Rt\triangle EFP$中,由勾股定理得$PE^2+PF^2=EF^2,$
即$m^2+n^2=(\frac{1}{2}c)^2=\frac{1}{4}c^2。$
所以$5\times\frac{1}{4}c^2=\frac{1}{4}(a^2+b^2),$即$a^2+b^2=5c^2。$