初中数学 · 动态几何实验室

将军饮马——一点两线模型

拖动 P、M、N —— 两次翻折把内接三角形周长拉成一条直线
周长 ≥ P′P″ = 2·BP·sin∠B 双翻折 | 拓展:光的两次反射
模型同源真题 2024·黑龙江哈尔滨 ★★★★☆
如图,∠B = 30° 内有一点 P,BP = 8。点 M、N 分别在 ∠B 的两边上,则 △PMN 周长的最小值 = ______。
实验台 · 角内一点 P,两边上各一动点
拖动 P 或 M、N —— 翻折出 P′、P″,周长 = 折线 P′→M→N→P″ ≥ P′P″
✥ 拖 动 我
∠ABC

◈ 实时观测

当前周长 PM+MN+NP—
P′P″(最小值)—
2·BP·sin∠B—
BP—
拖动 M、N 寻找最小周长…
周长 ≥ P′P″ = 2·BP·sin∠B
P 关于两边的对称点 P′、P″:BP′ = BP = BP″ 且 ∠P′BP″ = 2∠B ⟹ P′P″ 只与 BP 和角度有关 —— M、N 落在 P′P″ 上时取等
口诀:一点两线双翻折,折线拉直达最小;腰等角倍正弦乘,两点共线值最小
拓展 · 最优路径 = 光线两次反射(台球路径)
最优位置处:M、N 两点都满足「入射角 = 反射角」—— 拖动 P 或切换角度,盯住两组等角
✥ 拖 动 我
∠ABC

◈ 实时观测

M 处:∠P′MA 与 ∠NMB—
N 处:∠P″NC 与 ∠MNB—
最优周长 = P′P″—
2·BP·sin∠B—
入射角 = 反射角 ⟹ 光走最短路径 ✓
最短路径 ⟺ 光反射路径
物理直觉:光在两面镜子上各反射一次,走的永远是最短路 —— 翻折法就是把「反射」展开成「直线」
口诀:镜面一翻路自直,入射反射角相等

中考真题(冲刺)

以下 6 题均来自 2024 年各地中考数学真题(将军饮马·一点两线:一定点 + 两直线),做完先在实验台拖一拖验证

🏆 通关进度:0 / 6
第 1 关 单选题 2024 绥化 ★★★★☆
2024·绥化
如图,已知 ∠AOB = 50°,点 P 为 ∠AOB 内部一点,点 M 为射线 OA、点 N 为射线 OB 上的两个动点,当 △PMN 的周长最小时,则 ∠MPN 的度数为( )
OABPMN
A.60°
B.80°
C.100°
D.120°
答案:B(80°)
作 P 关于 OA、OB 的对称点 P₁、P₂,连接 P₁P₂ 分别交 OA、OB 于 M、N,则 △PMN 周长 = P₁P₂(最短)。由对称 ∠P₁OP₂ = 2∠AOB = 100°,△P₁OP₂ 为等腰(OP₁=OP₂=OP),底角 = (180°−100°)/2 = 40°,故 ∠MPN = 80°。⚠️ 易错:把 ∠MPN 当成 2∠AOB=100°(那是顶角)。
第 2 关 单选题 2024 凉山 ★★★☆☆
2024·绥化
如图,在菱形 ABCD 中,∠B = 60°,AB = 2,E 是 BC 边上的动点,AE 的垂直平分线交 AB 于点 M、交 AE 于点 N,连接 BN。当 E 运动时,BN 的最小值为( )
BCDAEMN
A.1
B.√3
C.2
D.2√3
答案:B(√3)
AE 的垂直平分线 ⇒ NA = NE,BN = BN。当 A、N、F(F 为 B 到该平分线的垂足)共线时 BN 最小,即为点 B 到该线的最短距离 = 菱形在 60° 下的高 = 2·sin60° = √3。⚠️ 易错:把最小值当成对角线长 2。
第 3 关 单选题 2024 大庆 ★★★★☆
2024·绥化
如图,在矩形 ABCD 中,AB = 10,BC = 6,点 M 是 AB 边的中点,点 N 是 AD 边上任意一点,将线段 MN 绕点 M 顺时针旋转 90° 到点 N′,连接 BN′,则 △MBN′ 周长的最小值为( )
MBN′M′
A.15
B.5+5√5
C.10+5√2
D.18
答案:B(5+5√5)
由旋转得 N′ 在平行于 AB、距 AB 为 5 的直线上运动。作 M 关于该直线的对称点 M′,周长最小 = BM + BM′。BM = 5,MM′ = 10,BM′ = √(5²+10²) = 5√5,故最小值 = 5+5√5。⚠️ 易错:漏掉 BM=5 只写 5√5。
第 4 关 填空题 2024 成都 ★★☆☆☆
2024·绥化
如图,在平面直角坐标系 xOy 中,A(3,0),B(0,2),过点 B 作 y 轴的垂线 l,P 为直线 l 上一动点,连接 PO、PA,则 PO + PA 的最小值为 ______。
lOABA′P
答案:5
作 A 关于直线 l(y=2)的对称点 A′(3,4),PO + PA = PO + PA′ ≥ OA′ = √(3²+4²) = 5。⚠️ 易错:把 l 当成 x 轴对称。
第 5 关 单选题 2024 新疆 ★★★☆☆
2024·绥化
如图,抛物线与 y 轴交于点 A,与 x 轴交于点 B,线段 CD 在抛物线的对称轴上移动(点 C 在点 D 下方),且 CD = 3。当 AD + BC 的值最小时,点 C 的坐标为( )
ABFCD
A.(1, 4)
B.(4, 1)
C.(1, 1)
D.(4, 4)
答案:B(点 C 坐标为 (4, 1))
抛物线 y = ½x² − 4x + 6,对称轴 x = 4,A(0,6),B(2,0)。作 A 关于 x=4 的对称点 A′(8,6),下移 3 得 A″(8,3);直线 A″B:y = −½x + 7 与 x=4 交于 C(4,1)。⚠️ 易错:把 CD=3 用反方向。
第 6 关 填空题 2024 广安 ★★☆☆☆
2024·绥化
如图,在 Rt△ABC 中,∠C = 90°,AC = 3,BC = 4,点 D 为直线 AB 上一动点,则 CD 的最小值为 ______。
CABDC′
答案:12/5(即 2.4)
点 C 到直线 AB 的垂线段最短。AB = 5,面积法:AC·BC = AB·h ⇒ h = (3×4)/5 = 12/5。⚠️ 易错:把 CD 最小当成中线长。
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