如图,四边形 $OABC$ 是矩形,点 $A,C$ 在坐标轴上,$\triangle ODE$ 是由 $\triangle OCB$ 绕点 $O$ 顺时针旋转 $90^\circ$ 得到的,点 $D$ 在 $x$ 轴上,直线 $BD$ 交 $y$ 轴于点 $F$,交 $OE$ 于点 $H$,线段 $BC,OC$ 的长是方程 $x^2-6x+8=0$ 的两个根,且 $OC>BC$.点 $M$ 在坐标轴上,平面内是否存在点 $N$,使以点 $D,F,M,N$ 为顶点的四边形是矩形?若存在,请求出点 $N$ 的坐标;若不存在,请说明理由.

【难度】
【出处】
无
【标注】
【答案】
存在,点 $N$ 的坐标为 $\left(\dfrac {20}{9},-\dfrac 83\right)$,$\left(-4,-\dfrac {10}{3}\right)$ 或 $\left(4,\dfrac 83\right)$
【解析】
解方程 $x^2-6x+8=0$,得 $x_1=2, x_2=4$.
因为 $OC>BC$,所以 $ OD=OC=4$,$BC=2$,
所以点 $B\left(-2,4\right)$,点 $D\left(4,0\right)$.
所以直线 $BD$ 的解析式为 $y=-\dfrac 23x+\dfrac 83$.
所以点 $F\left(0,\dfrac 83\right)$.
因为以点 $D,F,M,N$ 为顶点的四边形是矩形,
所以 $\triangle DFM$ 为直角三角形.
① 当 $\angle MFD=90^\circ$ 时,则 $M$ 只能在 $x$ 轴上,连接 $FN$ 交 $MD$ 于点 $G$,如图.
则有 $\triangle MOF\backsim \triangle FOD$,所以 $ \dfrac {OM}{OF}=\dfrac {OF}{OD}$,
即 $\dfrac {OM}{\dfrac 83}=\dfrac {\dfrac 83}{4}$,解得 $OM=\dfrac {16}{9}$.
所以点 $M\left(-\dfrac {16}{9},0\right)$,点 $G\left(\dfrac {10}{9},0\right)$.
设 $N$ 点坐标为 $\left(x,y\right)$,则 $\dfrac {x+0}{2}=\dfrac {10}{9}$,$\dfrac {y+\dfrac 83}{2}=0$,
解得 $x=\dfrac {20}{9}$,$y=-\dfrac 83$,
此时 $N$ 点坐标为 $\left(\dfrac {20}{9},-\dfrac 83\right)$.
② 当 $\angle MDF=90^\circ$ 时,则 $M$ 只能在 $y$ 轴上,连接 $DN$ 交 $MF$ 于点 $G$,如图.
则有 $\triangle FOD\backsim \triangle DOM$,所以 $ \dfrac {OF}{OD}=\dfrac {OD}{OM}$,
即 $\dfrac {\dfrac 83}{4}=\dfrac {4}{OM}$,解得 $OM=6$,
所以点 $M\left(0,-6\right)$,点 $G\left(0,-\dfrac 53\right)$.
设 $N$ 点坐标为 $\left(x,y\right)$,则 $\dfrac {x+4}{2}=0$,$\dfrac {y+0}{2}=-\dfrac 53$,
解得 $x=-4$,$y=-\dfrac {10}{3}$,
此时 $N$ 点坐标为 $\left(-4,-\dfrac {10}{3}\right)$.
③ 当 $\angle FMD=90^\circ$ 时,则可知 $M$ 为原点,如图.
因为四边形 $MFND$ 为矩形,
所以 $NF=OD=4$,$ND=OF=\dfrac 83$,
可求得 $N$ 点坐标为 $\left(4,\dfrac 83\right)$.
综上所述,$N$ 点坐标为 $\left(\dfrac {20}{9},-\dfrac 83\right)$ 或 $\left(-4,-\dfrac {10}{3}\right)$ 或 $\left(4,\dfrac 83\right)$.
因为 $OC>BC$,所以 $ OD=OC=4$,$BC=2$,
所以点 $B\left(-2,4\right)$,点 $D\left(4,0\right)$.
所以直线 $BD$ 的解析式为 $y=-\dfrac 23x+\dfrac 83$.
所以点 $F\left(0,\dfrac 83\right)$.
因为以点 $D,F,M,N$ 为顶点的四边形是矩形,
所以 $\triangle DFM$ 为直角三角形.
① 当 $\angle MFD=90^\circ$ 时,则 $M$ 只能在 $x$ 轴上,连接 $FN$ 交 $MD$ 于点 $G$,如图.

即 $\dfrac {OM}{\dfrac 83}=\dfrac {\dfrac 83}{4}$,解得 $OM=\dfrac {16}{9}$.
所以点 $M\left(-\dfrac {16}{9},0\right)$,点 $G\left(\dfrac {10}{9},0\right)$.
设 $N$ 点坐标为 $\left(x,y\right)$,则 $\dfrac {x+0}{2}=\dfrac {10}{9}$,$\dfrac {y+\dfrac 83}{2}=0$,
解得 $x=\dfrac {20}{9}$,$y=-\dfrac 83$,
此时 $N$ 点坐标为 $\left(\dfrac {20}{9},-\dfrac 83\right)$.
② 当 $\angle MDF=90^\circ$ 时,则 $M$ 只能在 $y$ 轴上,连接 $DN$ 交 $MF$ 于点 $G$,如图.

即 $\dfrac {\dfrac 83}{4}=\dfrac {4}{OM}$,解得 $OM=6$,
所以点 $M\left(0,-6\right)$,点 $G\left(0,-\dfrac 53\right)$.
设 $N$ 点坐标为 $\left(x,y\right)$,则 $\dfrac {x+4}{2}=0$,$\dfrac {y+0}{2}=-\dfrac 53$,
解得 $x=-4$,$y=-\dfrac {10}{3}$,
此时 $N$ 点坐标为 $\left(-4,-\dfrac {10}{3}\right)$.
③ 当 $\angle FMD=90^\circ$ 时,则可知 $M$ 为原点,如图.

所以 $NF=OD=4$,$ND=OF=\dfrac 83$,
可求得 $N$ 点坐标为 $\left(4,\dfrac 83\right)$.
综上所述,$N$ 点坐标为 $\left(\dfrac {20}{9},-\dfrac 83\right)$ 或 $\left(-4,-\dfrac {10}{3}\right)$ 或 $\left(4,\dfrac 83\right)$.
答案
解析
备注