已知AA,BB是圆OO:x2+y2=4x^{2}+y^{2}=4上的两个动点,∣AB→∣=2| \overrightarrow{AB}|=2,OC→=53OA→−23OB→ \overrightarrow{OC}= \dfrac {5}{3} \overrightarrow{OA}- \dfrac {2}{3} \overrightarrow{OB},若MM是线段ABAB的中点,则OC→⋅OM→ \overrightarrow{OC}⋅ \overrightarrow{OM}的值为()()
A. 3 \sqrt {3}
B. 232 \sqrt {3}
C. 22
D. 33

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完整解法

1. 用基底向量 $\overrightarrow{OA}$,$\overrightarrow{OB}$ 表示线段中点向量 $\overrightarrow{OM}$

因为 MM 是线段 ABAB 的中点,由向量中点公式可得:
OM→=12(OA→+OB→)\overrightarrow{OM} = \frac{1}{2}(\overrightarrow{OA} + \overrightarrow{OB})

2. 求出基底向量的数量积及模平方

由于动点 A,BA, B 在圆 O:x2+y2=4O: x^2+y^2=4 上,所以圆的半径 R=2R=2,即
∣OA→∣=∣OB→∣=2|\overrightarrow{OA}| = |\overrightarrow{OB}| = 2
因此 OA→2=4\overrightarrow{OA}^2 = 4,OB→2=4\overrightarrow{OB}^2 = 4。
又因为 ∣AB→∣=2|\overrightarrow{AB}| = 2,所以 △OAB\triangle OAB 是等边三角形,内角 ∠AOB=60∘\angle AOB = 60^\circ。
基底向量的数量积为:
OA→⋅OB→=∣OA→∣⋅∣OB→∣cos⁡60∘=2×2×12=2\overrightarrow{OA} \cdot \overrightarrow{OB} = |\overrightarrow{OA}| \cdot |\overrightarrow{OB}| \cos 60^\circ = 2 \times 2 \times \frac{1}{2} = 2

3. 展开所求的数量积并计算结果

将 OC→\overrightarrow{OC} 与 OM→\overrightarrow{OM} 的表示式代入所求数量积并展开:

OC→⋅OM→=(53OA→−23OB→)⋅12(OA→+OB→)=16(5OA→−2OB→)⋅(OA→+OB→)=16(5OA→2+3OA→⋅OB→−2OB→2)\begin{aligned} \overrightarrow{OC} \cdot \overrightarrow{OM} &= \left( \frac{5}{3} \overrightarrow{OA} - \frac{2}{3} \overrightarrow{OB} \right) \cdot \frac{1}{2} (\overrightarrow{OA} + \overrightarrow{OB}) \\ &= \frac{1}{6} (5\overrightarrow{OA} - 2\overrightarrow{OB}) \cdot (\overrightarrow{OA} + \overrightarrow{OB}) \\ &= \frac{1}{6} \left( 5\overrightarrow{OA}^2 + 3\overrightarrow{OA} \cdot \overrightarrow{OB} - 2\overrightarrow{OB}^2 \right) \end{aligned}

将 OA→2=4\overrightarrow{OA}^2 = 4,OB→2=4\overrightarrow{OB}^2 = 4,OA→⋅OB→=2\overrightarrow{OA} \cdot \overrightarrow{OB} = 2 代入上式得:

OC→⋅OM→=16(5×4+3×2−2×4)=16(20+6−8)=3\overrightarrow{OC} \cdot \overrightarrow{OM} = \frac{1}{6} \left( 5 \times 4 + 3 \times 2 - 2 \times 4 \right) = \frac{1}{6} (20 + 6 - 8) = 3

因此,OC→⋅OM→\overrightarrow{OC} \cdot \overrightarrow{OM} 的值为 33。
故正确选项为 D。

答案

D

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