问题 解答题
已知椭圆C:
x2
a2
+
y2
b2
=1(a>b>0)
,的离心率为e=
3
2
,A、B分别为椭圆的长轴和短轴的端点,M为AB的中点,O为坐标原点,且|
OM
|=
5
2

(I)求椭圆的方程;
(II)过(-1,0)的直线l与椭圆交于P、Q两点,求△POQ的面积的最大时直线l的方程.
答案

(Ⅰ)设椭圆的半焦距为c,则

a2=b2+c2
a2+b2=5
c
a
=
3
2
,解得a=2,b=1,c=
3

所以椭圆的方程为

x2
4
+y2=1.…(4分)

(Ⅱ)方法一:设交点P(x1,y1),Q(x2,y2),

当直线l的斜率不存在时,直线l的方程为x=-1,则S=

3
2
…(6分)

当直线l的斜率存在时,设其方程为y=k(x+1)(k≠0),联立椭圆方程

x2
4
+y2=1,

得(4k2+1)x2+8k2x+4(k2-1)=0,两个根为x1,x2x1+x2=-

8k2
4k2+1
x1x2=
4(k2-1)
4k2+1
…(7分)

|PQ|=

1+k2
|x1-x2|=
1+k2
4
3k2+1
4k2+1
(k≠0),

又原点到直线l的距离d=

|k|
1+k2
,…(8分)

所以S=

1
2
|PQ|•d=
1
2
1+k2
4
3k2+1
4k2+1
|k|
1+k2
=2
(3k2+1)k2
4k2+1
(k≠0)

=2

3k4+k2
16k4+8k2+1
=2
3
16
-
8k2+3
16(16k4+8k2+1)
<2•
3
4
=
3
2
…(11分)

所以,当直线l的方程为x=-1时,△POQ面积最大.…(12分)

方法二:设交点P(x1,y1),Q(x2,y2),

当直线l的斜率不存在时,直线l的方程为x=-1,则S=

3
2
.…(6分)

当直线l的斜率存在时,设其方程为y=k(x+1)(k≠0),联立椭圆方程

x2
4
+y2=1,得(4+
1
k2
)y2-
2
k
y-3=0
,两个根为y1,y2,△>0恒成立,y1+y2=
2k
4k2+1
y1y2=
-3k2
4k2+1
,…(7分)|y1-y2|=
(y1+y2)2-4y1y2
=4
3k4+k2
16k4+8k2+1
…(8分)

S△POQ=S△POT+S△QOT=

1
2
×|OT|×(|y1|+|y2|)=
1
2
×(|y1-y2|)

=

1
2
3-
8k2+3
16k4+8k2+1
<2•
3
4
=
3
2
…(11分)

所以,当直线l的方程为x=-1时,△POQ面积最大.…(12分)

单项选择题
单项选择题 A型题