20. (12 分)定义:在平面直角坐标系中,对于任意两点$A(a,b)$,$B(c,d)$,若点$T(x,y)$满足$x = \frac{a + c}{3}$,$y = \frac{b + d}{3}$,那么称点$T$是点$A$,$B$的融合点.
例如:$A(-1,8)$,$B(4,-2)$,当点$T(x,y)$满足$x = \frac{-1 + 4}{3} = 1$,$y = \frac{8 - 2}{3} = 2$时,则点$T(1,2)$是点$A$,$B$的融合点.
(1)已知点$A(-1,5)$,$B(7,7)$,$C(2,4)$.请说明其中一个点是另外两个点的融合点.
(2)如图,点$D(3,0)$,点$E(t,2t + 3)$是直线$l$上任意一点,点$T(x,y)$是点$D$,$E$的融合点.
①试确定$y$与$x$的关系式.
②若直线$ET$交$x$轴于点$H$,当$△ DTH$为直角三角形时,求点$E$的坐标.

例如:$A(-1,8)$,$B(4,-2)$,当点$T(x,y)$满足$x = \frac{-1 + 4}{3} = 1$,$y = \frac{8 - 2}{3} = 2$时,则点$T(1,2)$是点$A$,$B$的融合点.
(1)已知点$A(-1,5)$,$B(7,7)$,$C(2,4)$.请说明其中一个点是另外两个点的融合点.
(2)如图,点$D(3,0)$,点$E(t,2t + 3)$是直线$l$上任意一点,点$T(x,y)$是点$D$,$E$的融合点.
①试确定$y$与$x$的关系式.
②若直线$ET$交$x$轴于点$H$,当$△ DTH$为直角三角形时,求点$E$的坐标.
答案:20.(1)点$C(2,4)$是点$A$,$B$的融合点;(2)$y = 2x - 1$;(3)符合题意的点为$E_{1}(\dfrac{3}{2},6)$,$E_{2}(6,15)$.
解析:
(1)解:由融合点定义,若点$C$是点$A$,$B$的融合点,则$x=\frac{-1 + 7}{3}=2$,$y=\frac{5 + 7}{3}=4$,与点$C(2,4)$坐标一致,故点$C$是点$A$,$B$的融合点。
(2)①解:$x=\frac{3 + t}{3}⇒ t = 3x - 3$,$y=\frac{0 + 2t + 3}{3}=\frac{2(3x - 3)+ 3}{3}=2x - 1$,故$y = 2x - 1$。
②解:设$E(t,2t + 3)$,则$T(\frac{t + 3}{3},\frac{2t + 3}{3})$。
情况1:$∠ DTH = 90°$,$DT⊥ TH$。$k_{DT}=\frac{\frac{2t + 3}{3}-0}{\frac{t + 3}{3}-3}=\frac{2t + 3}{t - 6}$,$k_{TH}=\frac{\frac{2t + 3}{3}-0}{\frac{t + 3}{3}-h}$($H(h,0)$),由$ET$过$E$,$T$,$H$,得$k_{ET}=k_{EH}$,即$\frac{\frac{2t + 3}{3}-(2t + 3)}{\frac{t + 3}{3}-t}=\frac{0-(2t + 3)}{h - t}⇒ h=\frac{t + 3}{2}$。$k_{DT}· k_{TH}=-1⇒ t=\frac{3}{2}$,$E(\frac{3}{2},6)$。
情况2:$∠ TD H=90°$,$DT⊥ DH$。$k_{DT}· k_{DH}=-1$,$k_{DH}$不存在($DH$垂直$x$轴),则$DT$平行$x$轴,$\frac{2t + 3}{3}=0⇒ t=-\frac{3}{2}$(舍,此时$H$与$D$重合)。
情况3:$∠ DHT=90°$,$DH⊥ TH$。$k_{DH}· k_{TH}=-1⇒ t = 6$,$E(6,15)$。
综上,$E_1(\frac{3}{2},6)$,$E_2(6,15)$。
(2)①解:$x=\frac{3 + t}{3}⇒ t = 3x - 3$,$y=\frac{0 + 2t + 3}{3}=\frac{2(3x - 3)+ 3}{3}=2x - 1$,故$y = 2x - 1$。
②解:设$E(t,2t + 3)$,则$T(\frac{t + 3}{3},\frac{2t + 3}{3})$。
情况1:$∠ DTH = 90°$,$DT⊥ TH$。$k_{DT}=\frac{\frac{2t + 3}{3}-0}{\frac{t + 3}{3}-3}=\frac{2t + 3}{t - 6}$,$k_{TH}=\frac{\frac{2t + 3}{3}-0}{\frac{t + 3}{3}-h}$($H(h,0)$),由$ET$过$E$,$T$,$H$,得$k_{ET}=k_{EH}$,即$\frac{\frac{2t + 3}{3}-(2t + 3)}{\frac{t + 3}{3}-t}=\frac{0-(2t + 3)}{h - t}⇒ h=\frac{t + 3}{2}$。$k_{DT}· k_{TH}=-1⇒ t=\frac{3}{2}$,$E(\frac{3}{2},6)$。
情况2:$∠ TD H=90°$,$DT⊥ DH$。$k_{DT}· k_{DH}=-1$,$k_{DH}$不存在($DH$垂直$x$轴),则$DT$平行$x$轴,$\frac{2t + 3}{3}=0⇒ t=-\frac{3}{2}$(舍,此时$H$与$D$重合)。
情况3:$∠ DHT=90°$,$DH⊥ TH$。$k_{DH}· k_{TH}=-1⇒ t = 6$,$E(6,15)$。
综上,$E_1(\frac{3}{2},6)$,$E_2(6,15)$。