3. (2024·雅安)如图,在平面直角坐标系中,一次函数的图象 $l$ 与反比例函数 $y = \frac{k}{x}(k \neq 0)$ 的图象交于 $M(\frac{1}{2},4)$,$N(n,1)$ 两点.
(1) 求反比例函数及一次函数的解析式;
(2) 求 $\triangle OMN$ 的面积;
(3) 若 $P$ 是 $y$ 轴上一动点,连接 $PM$,$PN$,当 $PM + PN$ 的值最小时,求点 $P$ 的坐标.

答案:3. (1)
∵点$M(\frac{1}{2},4)$在反比例函数$y=\frac{k}{x}$($k \neq 0$)的图象上,
∴$k=\frac{1}{2} × 4=2$。
∴反比例函数的解析式为$y=\frac{2}{x}$。又
∵点$N(n,1)$在反比例函数$y=\frac{2}{x}$的图象上,
∴$n=2$。
∴$N(2,1)$。设一次函数的解析式为$y=ax+b$,
∴$\begin{cases} \frac{1}{2}a+b=4 \\ 2a+b=1 \end{cases}$。
解得$\begin{cases} a=-2 \\ b=5 \end{cases}$,
∴一次函数的解析式为$y=-2x+5$。
(2)如图,设一次函数的图象$l$交$x$轴于点$A$,交$y$轴于点$B$,则易得$A(\frac{5}{2},0)$,$B(0,5)$。
∴$OA=\frac{5}{2}$,$OB=5$。
∴$S_{\triangle OMN}=S_{\triangle AOB}-S_{\triangle AON}-S_{\triangle BOM}=\frac{1}{2} × AO × BO-\frac{1}{2} × AO × y_N-\frac{1}{2} × BO × x_M=\frac{1}{2} × \frac{5}{2} × 5-\frac{1}{2} × \frac{5}{2} × 1-\frac{1}{2} × 5 × \frac{1}{2}=\frac{15}{4}$。
(3)如图,作点$M$关于$y$轴的对称点$M'$,连接$M'N$,则$M'N$与$y$轴的交点即为$P$,此时$PM+PN$的值最小,为$M'N$的长。
∵点$M(\frac{1}{2},4)$与点$M'$关于$y$轴对称,
∴点$M'$的坐标为$(-\frac{1}{2},4)$。又
∵$N(2,1)$,
∴易得直线$M'N$对应的函数解析式为$y=-\frac{6}{5}x+\frac{17}{5}$。令$x=0$,则$y=\frac{17}{5}$,
∴$P(0,\frac{17}{5})$。
