答案:解析 (1) ① 把点 $A ( - 1, 0 )$,$B ( 3, 0 )$,$C ( 0, 3 )$ 代入二次函数 $y = a x ^ { 2 } + b x + c$ 中,
得 $\{ \begin{array} { l } { a - b + c = 0 }, \\ { 9 a + 3 b + c = 0 }, \\ { c = 3 }, \end{array} $ 解得 $\{ \begin{array} { l } { a = - 1 }, \\ { b = 2 }, \\ { c = 3 }, \end{array} $
∴ 二次函数的解析式为 $y = - x ^ { 2 } + 2 x + 3$。
② 如图,过点 $B$ 作 $BM ⊥$ 直线 $l$ 于 $M$,过点 $C$ 作 $CN ⊥$ 直线 $l$ 于 $N$。
∴ $d _ { 1 } = B M ≤ B D$,$d _ { 2 } = C N ≤ C D$,
∴ $d _ { 1 } + d _ { 2 } ≤ C D + B D$,即 $d _ { 1 } + d _ { 2 } ≤ B C$,
当 $M$,$D$,$N$ 三点重合时等式成立,
即 $d _ { 1 } + d _ { 2 }$ 的最大值为 $BC$ 的长,
∵ $O C = O B = 3$,
∴ $B C = 3 \sqrt { 2 }$,
∴ $d _ { 1 } + d _ { 2 }$ 的最大值为 $3 \sqrt { 2 }$。
(2) 如图,延长 $PQ$ 交 $x$ 轴于 $N$,由题意得 $P ( 1, 4 )$。
观察图象可知,只有当 $∠ Q P M = ∠ P A H$ 时,$△ P Q M$ 与 $△ A P H$ 才相似,
∴ $N A = P N$,
设 $N ( n, 0 )$,则 $N A = P N = n + 1$,$N H = n - 1$,
在 $\mathrm { Rt } △ P N H$ 中,
∵ $P H ^ { 2 } + N H ^ { 2 } = P N ^ { 2 }$,
∴ $4 ^ { 2 } + ( n - 1 ) ^ { 2 } = ( n + 1 ) ^ { 2 }$,
解得 $n = 4$,
∴ $N ( 4, 0 )$,
易得直线 $PN$ 的解析式为 $y = - \frac { 4 } { 3 } x + \frac { 16 } { 3 }$,
联立 $\{ \begin{array} { l } { y = - \frac { 4 } { 3 } x + \frac { 16 } { 3 } }, \\ { y = - x ^ { 2 } + 2 x + 3 }, \end{array} $ 解得 $\{ \begin{array} { l } { x = 1 }, \\ { y = 4 } \end{array} $ 或 $\{ \begin{array} { l } { x = \frac { 7 } { 3 } }, \\ { y = \frac { 20 } { 9 } }, \end{array} $
∴ $Q ( \frac { 7 } { 3 }, \frac { 20 } { 9 } )$。
(3) $( 2, 3 )$。
详解:【解法一】“12345”模型:设直线 $l$ 与 $y$ 轴交于点 $D$(图略),
∵ $A ( - 1, 0 )$,$C ( 0, 3 )$,
∴ $\tan ∠ A C O = \frac { A O } { C O } = \frac { 1 } { 3 }$,
∵ $\tan α = \frac { 1 } { 2 }$,即 $\tan ∠ D A C = \frac { 1 } { 2 }$,
∴ $∠ A D O = ∠ D A C + ∠ A C O = 45 ^ { \circ }$,
∴ $△ A D O$ 为等腰直角三角形,
∴ 点 $D ( 0, 1 )$,
∴ 直线 $l$ 的解析式为 $y = x + 1$,
联立 $\{ \begin{array} { l } { y = x + 1 }, \\ { y = - x ^ { 2 } + 2 x + 3 }, \end{array} $
解得 $\{ \begin{array} { l } { x = - 1 }, \\ { y = 0 } \end{array} $ 或 $\{ \begin{array} { l } { x = 2 }, \\ { y = 3 }, \end{array} $
∴ $P ( 2, 3 )$。
【解法二】如图,设直线 $l$ 交 $y$ 轴于点 $D$,作 $D E ⊥ A C$ 于点 $E$,设 $D E = k$。
∵ $\tan ∠ E A D = \frac { D E } { A E } = \frac { 1 } { 2 }$,$\tan ∠ D C E = \frac { D E } { C E } = \frac { 1 } { 3 }$,
∴ $A E = 2 k$,$E C = 3 k$,
∴ $A C = 5 k$,
∵ $A C = \sqrt { O A ^ { 2 } + O C ^ { 2 } } = \sqrt { 10 }$,
∴ $k = \frac { \sqrt { 10 } } { 5 }$,
∴ $D E = \frac { \sqrt { 10 } } { 5 }$,$E C = \frac { 3 \sqrt { 10 } } { 5 }$,
∴ $C D = \sqrt { D E ^ { 2 } + C E ^ { 2 } } = 2$,
∴ $O D = 1$,
∴ $D ( 0, 1 )$,
∴ 直线 $l$ 的解析式为 $y = x + 1$,
联立 $\{ \begin{array} { l } { y = x + 1 }, \\ { y = - x ^ { 2 } + 2 x + 3 }, \end{array} $ 解得 $\{ \begin{array} { l } { x = - 1 }, \\ { y = 0 } \end{array} $ 或 $\{ \begin{array} { l } { x = 2 }, \\ { y = 3 }, \end{array} $
∴ $P ( 2, 3 )$。