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题型一:将军饮马模型

二次函数的图像、性质及应用 · 初三
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 利用轴对称性质,将折线段之和转化为两点间直线距离,从而求最短路径的几何模型。

从哪来 本模型核心依赖于1.1 轴对称的定义,通过作对称点实现线段的等量代换,进而利用“两点之间线段最短”原理求解。

为什么 几何中求“动点+定点”路径和最小值(如 $PA+PB$ 最小),难点在于 $PA$ 和 $PB$ 是两条不在同一直线上的线段,无法直接比较。 根据轴对称定义,点 $A$ 关于直线 $l$ 的对称点 $A'$ 满足 $PA=PA'$。 因此,求 $PA+PB$ 的最小值,等价于求 $PA'+PB$ 的最小值。 根据“两点之间,线段最短”,当 $A'、P、B$ 三点共线时,$PA'+PB$ 取得最小值,即 $A'B$ 的长度。 这就将“折线最短”问题转化为“直线距离”问题,逻辑闭环。

适合:直观思维强、空间想象力好的学生** **类比法
想象你在河边(直线 $l$)骑马,要去对岸的 $B$ 点,但必须先在河边 $P$ 点喝水。 直接走 $A \to P \to B$ 是折线。 如果你把 $A$ 点“镜像”翻折到河对岸变成 $A'$,那么 $A \to P$ 的距离就等于 $A' \to P$。 此时问题变成:从 $A'$ 走到 $B$,中间经过河边 $P$。 显然,走直线 $A'B$ 最短,直线与河边的交点就是最佳喝水点 $P$。
适合:逻辑推理强、喜欢代数证明的学生** **不等式推导法
设 $P$ 为直线 $l$ 上任意一点,$A'$ 为 $A$ 关于 $l$ 的对称点。 由轴对称性质知 $PA = PA'$。 故 $PA + PB = PA' + PB$。 在 $\triangle PA'B$ 中,由三角形两边之和大于第三边可知:$PA' + PB > A'B$。 当且仅当 $P$ 点位于线段 $A'B$ 上(即 $A'、P、B$ 共线)时,等号成立,$PA' + PB = A'B$。 此时 $PA + PB$ 取得最小值 $A'B$。 此方法强调逻辑严密性,适合证明题训练。
适合:计算能力强、偏好公式化操作的学生** **坐标解析法
建立平面直角坐标系,设直线 $l$ 为 $x$ 轴(或 $y=kx+b$)。 设 $A(x_1, y_1)$,则其关于 $x$ 轴的对称点 $A'(x_1, -y_1)$。 设 $B(x_2, y_2)$。 最小值即为线段 $A'B$ 的长度:$\sqrt{(x_1-x_2)^2 + (-y_1-y_2)^2}$。 点 $P$ 的坐标可通过求直线 $A'B$ 与 $x$ 轴交点得到。 此方法将几何问题代数化,适合后续学习解析几何的学生。
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练一道
基础题
如图,在平面直角坐标系中,点 $A(2, 3)$,点 $B(6, 1)$,点 $P$ 在 $x$ 轴上。求 $PA + PB$ 的最小值及此时点 $P$ 的坐标。
变式
在 $\triangle ABC$ 中,$\angle C = 90^\circ$,$AC = BC = 4$。点 $D$ 是 $AC$ 上一点,且 $CD = 1$。点 $P$ 是 $BC$ 边上的动点。求 $PD + PB$ 的最小值。
试试手自己判
检测题
如图,在平面直角坐标系中,点 $A(1, 4)$,点 $B(5, 2)$。点 $P$ 在 $x$ 轴上。 (1) 求 $PA + PB$ 的最小值; (2) 求此时点 $P$ 的坐标。
看答案和判分标准
答案:(1) 最小值为 $\sqrt{40}$ 或 $2\sqrt{10}$。 (2) 点 $P$ 的坐标为 $(3, 0)$。
判对标准:
1. 正确作出 $A$ 关于 $x$ 轴的对称点 $A'(1, -4)$(或 $B$ 的对称点)。
2. 正确计算 $A'B$ 的距离:$\sqrt{(5-1)^2 + (2-(-4))^2} = \sqrt{16+36} = \sqrt{52}$?
等等,重新计算:
$A(1,4) \to A'(1, -4)$。
$B(5, 2)$。
$A'B = \sqrt{(5-1)^2 + (2-(-4))^2} = \sqrt{4^2 + 6^2} = \sqrt{16+36} = \sqrt{52} = 2\sqrt{13}$。
*自我修正*:刚才心算错了,这里必须准确。
$A'(1, -4), B(5, 2)$。
$\Delta x = 4, \Delta y = 6$。
$L = \sqrt{16+36} = \sqrt{52} = 2\sqrt{13}$。

求 $P$ 点:
直线 $A'B$ 斜率 $k = \frac{2 - (-4)}{5 - 1} = \frac{6}{4} = \frac{3}{2}$。
方程:$y - 2 = \frac{3}{2}(x - 5)$。
令 $y=0$:$-2 = \frac{3}{2}(x - 5) \Rightarrow -\frac{4}{3} = x - 5 \Rightarrow x = 5 - \frac{4}{3} = \frac{11}{3}$。

最终正确答案:
(1) $2\sqrt{13}$
(2) $(\frac{11}{3}, 0)$
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