每日一题[4280]外心的向量表示

已知 $O$ 为锐角 $\triangle A B C$ 的外心,角 $A, B, C$ 的对边分别为 $a, b, c$,且 $\overrightarrow{C O} \cdot \overrightarrow{A B}=\overrightarrow{B O} \cdot \overrightarrow{C A}$,$a=1$,则 $\triangle A B C$ 面积的取值范围为(       )

A.$\left(\dfrac{\sqrt{2}}{4}, \dfrac{\sqrt{3}}{4}\right]$

B.$\left(\dfrac{\sqrt{3}}{6}, \dfrac{\sqrt{3}}{4}\right]$

C.$\left(\dfrac{\sqrt{3}}{6}, \dfrac{\sqrt{3}}{2}\right]$

D.$\left(\dfrac{\sqrt{2}}{4}, \dfrac{\sqrt{3}}{2}\right]$

答案    A.

解析    根据题意,有\[ \overrightarrow{C O} \cdot \overrightarrow{A B}=\overrightarrow{B O} \cdot \overrightarrow{C A}\iff \overrightarrow{CO}\cdot \left(\overrightarrow{CB}-\overrightarrow{CA}\right)=\overrightarrow{BO}\cdot \left(\overrightarrow{BA}-\overrightarrow{BC}\right),\]也即\[\frac 12a^2-\frac 12b^2=\frac 12c^2-\frac 12a^2\iff b^2+c^2=2,\]设 $B\left(-\frac 12,0\right),C\left(\frac 12,0\right)$,$A(x,y)$($y>0$),则由 $\triangle ABC$ 为锐角三角形,于是\[|x|<\frac 12, x^2+y^2<\frac 14,\]而由 $b^2+c^2=2$ 可得\[\left(x+\frac 12\right)^2+y^2+\left(x-\frac 12\right)^2+y^2=2\iff x^2+y^2=\frac 34,\]于是 $y$ 的取值范围是 $\left(\frac{\sqrt 2}2,\frac{\sqrt 3}2\right]$,进而 $\triangle ABC$ 的面积的取值范围是 $\left(\frac{\sqrt 2}4,\frac{\sqrt3}4\right]$.

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