题目内容

已知椭圆
x2
a2
+
y2
b2
=1(a>b>0)
的离心率为e=
3
2
,且过点(
3
1
2

(Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)设直线l:y=kx+m(k≠0,m>0)与椭圆交于P,Q两点,且以PQ为对角线的菱形的一顶点为(-1,0),求:△OPQ面积的最大值及此时直线l的方程.
(Ⅰ)∵e=
3
2
,∴c=
3
2
a,∴b2=a2-c2=
a2
4
,故所求椭圆为:
x2
a2
+
4y2
a2
=1

又椭圆过点 (
3
1
2
),∴
3
a2
+
1
a2
=1
,∴a2=4,b2=1,
x2
4
+y2=1

(Ⅱ)设P(x1,y1),Q(x2,y2),PQ的中点为(x0,y0
将直线y=kx+m与
x2
4
+y2=1
联立得 (1+4k2)x2+8kmx+4m2-4=0,
∵△=16(4k2+1-m2)>0,即 4k2+1-m2>0 ①,
又x0=
x1+x2
2
=
-4km
1+4k2
,y0=
y1+y2
2
=
m
1+4k2
,又点[-1,0]不在椭圆OE上.
依题意有
y0-0
x0-(-1)
=-
1
k
,整理得3km=4k2+1 ②. 由①②可得k2
1
5

∵m>0,∴k>0,∴k>
5
5

设O到直线l的距离为d,
则S△OPQ=
1
2
•d•|PQ|
=
1
2
m
1+k2
1+k2
16(4k2+1-m2)
1+4k2

=
2
(4k2+1)(5k2-1)
9k2
=
2
20+
1
k2
-
1
k4
9

1
k2
=
1
2
时,△OPQ 的面积取最大值1,此时k=
2
,m=
3
2
2

∴直线方程为 y=
2
x+
3
2
2
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