問題 甲、乙兩個班的學生同時從學校出發(fā)去距學校24千米的某公園。學生步行速度是每小時5千米。學校有一輛汽車,它的速度是每小時35千米,這輛汽車恰好能坐一個班的學生。兩個班的學生用最短的時間同時到達公園用多少時間?
題目中的要求有兩點至關重要,一是兩個班“同時到達”,二是兩個班同時到達的“時間最短”。
根據(jù)這兩點,就要把步行和乘車結合起來,使得每個班的學生步行和乘車在不停地進行。因此我們可以這樣設計方案:
兩個班同時從學校出發(fā),甲班步行,乙班乘車;汽車到達中途某地點時,車上的學生下車繼續(xù)步行前進;汽車則返回,遇上甲班則甲班學生上車,駛向目的地,最后乙班步行,甲班乘車同時到達目的地。這個過程可以用下圖表示:
圖中B點表示乙班下車地點,A點表示甲班上車地點,帶箭頭的線段表示汽車的行駛路線。實際上就是甲班步行到A點,然后乘車到達公園,乙班乘車到B點,然后步行到達公園。現(xiàn)在問題的關鍵在于確定A、B兩點的位置。
由于兩個班學生步行的速度相等,所以兩個班學生步行的距離應該相等,因此從學校到A點的距離應該等于從B點到公園的距離。下面來分析A點與B點之間的距離與公園到A點之間距離的關系,這一步是解決此類問題的關鍵。
當甲班步行到A點時,汽車已經(jīng)到達B點后又返回到A點,由于汽車速度是步行速度的7倍,所以這時汽車行駛距離是甲班學生步行距離的7倍,而汽車行駛距離是A點與B點之間距離的2倍加上學校到A點之間的距離,因此馬上就可以知道A點與B點之間距離是學校到A點之間距離的3倍。
乘車所行距離為:
所用時間為:
從上面的過程可以看出,解決問題的關鍵在于確定步行距離和乘車距離與全程距離的關系,實際上就是確定上下車地點的位置。下面再看一道稍微復雜一點的問題。
問題 甲班與乙班同時從學校出發(fā)去距學校21.7千米的某公園。甲班步行速度是每小時4千米,乙班步行速度是每小時3千米。學校有一輛汽車,它的速度是每小時48千米,這輛汽車恰好能坐一個班的學生。兩個班的學生用最短的時間同時到達公園用多少時間?
本題與上題的區(qū)別在于兩個班學生步行的速度不同了,因而兩個班步行的距離也就不同了。我們還是畫出與上題相同的圖形:
在這個圖中,從學校到A點的距離與從B點到公園的距離不一樣,我們解題的思路還是分析各段路程與全程距離的關系。
不妨假設甲班先步行,乙班先乘車,同時出發(fā)。由于汽車速度是甲班步行速度的12倍,用與上題同樣的分析方法可以知道A點和B點之間的距離是公園之間距離的關系。
乙班學生在B點下車后開始步行,汽車行駛了A點和B點之間的距離的2倍加上B點到公園之間距離后與乙班同時到達公園,由于汽車速度是乙班學生步行速度的16倍,所以A點和B點之間的距離是B點到公園之間距離的
到A點之間距離的:
最后我們得到了圖上三段路程的距離與全程距離之間的關系:
學校到A點距離占全程距離的:
A點和B點的距離占全程距離的:
B點到公園的距離占全程距離的:
甲班學生步行距離為:
甲班學生乘車距離為:
21.7-3=18.7(千米)
所用時間為:
也可以用乙班學生來計算所用時間:
乙班學生步行距離為:
乙班學生乘車距離為:
21.7-2.2=19.5(千米)
所用時間為:
解題后同學們可以思考這樣一個問題,如果開始時不是甲班先步行,乙班先乘車,而是反過來乙班先步行,甲班先乘車,結果應該是怎樣的?
以上兩道題有一個共同的特點,就是汽車速度始終不變,下面看一道車速發(fā)生變化的問題。
問題 甲班與乙班同時從學校出發(fā)去距離學校35千米的某公園。學生步行速度是每小時4千米。學校有一輛汽車,空車速度是每小時50千米,乘坐人時的速度為每小時40千米。這輛汽車恰好能坐一個班的學生。兩個班的學生用最短的時間同時到達公園用多少時間?
我們還是先畫出與前面一樣的圖形:
首先不難發(fā)現(xiàn)由于兩個班學生步行速度相同,所以學校到A點的距離與B點到公園的距離相等。我們只需求出學校到A點的距離與A、B兩點之間距離的關系。
由于汽車速度在往返的過程中發(fā)生了變化,所以從速度之間的關系就不好思考了。我們不妨從時間之間的關系來入手。
假設滿載乙班學生的汽車從學校行駛到A點所用時間為1倍量,則甲班學生步行從學校到A點所用時間就是10倍量,因此汽車在B點放下乙班學生空車返回到A點時所用時間也是10倍量,因此汽車在A點和B點之間往返所用時間就是9倍量。由于汽車去時速度為每小時40千米,返回時速度為每小
就是:
由于開始假設的1倍量是滿載學生的汽車從學校行駛到A點所用時間,所以速度為每小時50千米的汽車從學校直達公園所用時間就是7倍量,這就
乘車距離為:35-5=30(千米)
以上三道題的不同之處在于,第一題是步行速度和汽車速度都始終不變;第二題是汽車速度始終不變,但兩個班學生步行速度不同;第三題是兩個班學生步行速度相同,但汽車速度發(fā)生變化。共同之處在于三道題都是牽涉兩個班的學生,對于多于兩個班的情況請同學們做練習。
練習1 甲、乙、丙三個班的學生同時從學校出發(fā)去距學校21千米的某公園。學生步行速度是每小時4千米。學校有一輛汽車,它的速度是每小時36千米,這輛汽車恰好能坐一個班的學生。三個班的學生用最短的時間同時到達公園用多少時間?
練習2 甲、乙、丙、丁四個班的學生同時從學校出發(fā)去距學校30千米的某公園。學生步行速度是每小時5千米。學校有一輛汽車,它的速度是每小時45千米,這輛汽車恰好能坐一個班的學生。四個班的學生用最短的時間同時到達公園用多少時間?