通過建立一元一次方程,可以解答多種實(shí)際問題,如行程問題、工程問題、銷售問題等,今天我們先來探索行程問題的解法.行程問題中的三個(gè)基本量及其關(guān)系有:路程=速度×?xí)r間;時(shí)間=路程÷速度;速度=路程÷時(shí)間.在不同的問題中,相等關(guān)系是靈活多變的,任何條件的改變都有可能造成解題方法的不同,而且有些數(shù)量關(guān)系復(fù)雜且隱蔽,不容易發(fā)現(xiàn),因此如何尋找等量關(guān)系,建立數(shù)學(xué)模型,是解答行程問題的重難點(diǎn).本文歸納了三種常見的行程問題,并結(jié)合例題分析了不同類型行程問題的解答方法.
第一類:相遇問題
相遇問題是指兩個(gè)運(yùn)動的物體,同時(shí)或不同時(shí)從兩地相對而行,經(jīng)過一定的時(shí)間相遇.在解答這類問題的時(shí)候通常需注意以下兩點(diǎn):一是求出兩個(gè)物體在同一單位時(shí)間內(nèi)共同運(yùn)動的路程(即速度和);二是找出相遇問題中的等量關(guān)系:甲運(yùn)動的路程+乙運(yùn)動的路程=總路程.此外,如果甲、乙兩個(gè)物體異地同時(shí)相向而行,則基本數(shù)量關(guān)系為:兩速度和×?xí)r間=路程和.
例1 甲、乙兩車從A、B兩地相向而行,甲車比乙車早出發(fā)15分鐘,甲、乙兩車的速度比為2:3,相遇時(shí)甲比乙少走6千米,已知乙車走了1小時(shí)30分,求甲、乙兩車的速度和兩地距離.
第二類:追及問題
“追及”是指同向運(yùn)動,有前有后,前者慢,后者快,后者追前者.追及時(shí),快者比慢者多走一個(gè)初始路程差. “初始路程差”是指快者出發(fā)時(shí),兩人相距的路程.在追及問題中通常列方程用到的等量關(guān)系有:快者所走的路程=慢者所走的路程+兩者初始路程差;快者所走的路程=慢者先走的路程+慢者后走的路程.解題時(shí)要根據(jù)題意找出正確的等量關(guān)系.
例2 甲、乙兩支“徒步隊(duì)”到野外沿相同路線徒步,徒步的路程為24千米.甲隊(duì)步行速度為4千米/時(shí),乙隊(duì)步行速度為6千米/時(shí).甲隊(duì)出發(fā)1小時(shí)后,乙隊(duì)才出發(fā),同時(shí)乙隊(duì)派一名聯(lián)絡(luò)員跑步在兩隊(duì)之間來回進(jìn)行一次聯(lián)絡(luò)(不停頓),他跑步的速度為10千米/時(shí).
(1)乙隊(duì)追上甲隊(duì)需要多長時(shí)間?
(2)聯(lián)絡(luò)員從出發(fā)到與甲隊(duì)聯(lián)系上后返回乙隊(duì)時(shí),他跑步的總路程是多少?
(3)從甲隊(duì)出發(fā)開始到乙隊(duì)完成徒步路程時(shí)止,何時(shí)兩隊(duì)間間隔的路程為1千米?分析:(1)設(shè)乙隊(duì)追上甲隊(duì)需要x小時(shí),根據(jù)“乙隊(duì)比甲隊(duì)快的速度×?xí)r間=甲隊(duì)比乙隊(duì)先走的路程”可列出方程,解出即可得出時(shí)間;(2)先計(jì)算出聯(lián)絡(luò)員所走的時(shí)間,再由“路程=速度×?xí)r間”即可得出聯(lián)絡(luò)員走的路程.
(3)要分 3 種情況討論:①當(dāng)甲隊(duì)出發(fā)不到1h,乙隊(duì)還未出發(fā)時(shí),甲隊(duì)與乙隊(duì)相距1km;②當(dāng)甲隊(duì)出發(fā)1小時(shí)后,相遇前與乙隊(duì)相距1千米;③當(dāng)甲隊(duì)出發(fā)1小時(shí)后,相遇后與乙隊(duì)相距1千米,分別列出方程求解即可.
第三類:環(huán)行問題
在環(huán)行問題中,通常是兩個(gè)人或兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)繞圓周或多邊形作勻速運(yùn)動,其運(yùn)動方向可分為同向或相向,其運(yùn)動速度可能相等也可能不等.因此,它往往比直線上的行程問題更難. 利用一元一次方程解答環(huán)行問題,最關(guān)鍵的是理解兩個(gè)問題:在同時(shí)同地出發(fā)的前提下,是同向運(yùn)動還是反向運(yùn)動?是首次相遇還是第 n 次相遇?若是反向出發(fā)首次相遇,則屬于相遇問題,兩人的路程之和為跑道一圈長度;若是同向出發(fā)首次相遇,則屬于追及問題,快者比慢者多走一圈;若是反向出發(fā)第n次相遇,兩人所走的路程之和為跑道n圈的長度;若是同向出發(fā)第n次相遇,則快者比慢者多走n圈.
例3 甲,乙兩人沿湖邊環(huán)形道勻速跑步,他們開啟了微信運(yùn)動(微信上實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)每天步數(shù)的軟件).已知乙的步距比甲的步距少0.4m(步距是指每一步的距離),且每2分鐘甲比乙多跑25步,兩人各跑3圈后到達(dá)同一地點(diǎn),跑3圈前后的時(shí)刻和步數(shù)如下:
(1)求甲,乙的步距和環(huán)形道的周長;
(2)求表中a的值;
(3)若兩人于 9:40 開始反向跑,問:此后,當(dāng)微信運(yùn)動中顯示的步數(shù)相差50步時(shí),他們相遇了幾次?
分析:(1)由于兩人各跑3圈后到達(dá)同一地點(diǎn),可分別用甲和乙跑的總步數(shù)乘以各自的步距,列方程可得步距,從而求出環(huán)形道的周長;(2)先由甲跑的總步數(shù)除以甲所用的時(shí)間,得出甲每分鐘跑的步數(shù),再根據(jù)每2分鐘甲比乙多跑25步,得出乙每2分鐘跑多少步,從而用乙的總步數(shù)除以乙每2分鐘跑的步數(shù),再乘以2,即可得乙所用的時(shí)間,從而可知a的值;(3)由每2分鐘甲比乙多跑25步,因此反向跑,且當(dāng)微信運(yùn)動中顯示的步數(shù)相差50步時(shí),9:40時(shí),兩人在微信運(yùn)動中顯示的步數(shù)有150步的差數(shù),因此反向跑,且當(dāng)微信運(yùn)動中顯示的步數(shù)相差50步時(shí),實(shí)際上甲應(yīng)該比乙多跑了100步或200步,從而算出他們相遇了幾次.
解:(1)設(shè)乙的步距為xm,由于乙的步距比甲的步距少0.4m,則甲的步距為(x+0.4)m,根據(jù)表格列方程得:(4158-2158)(x+0.4)=(4308-1308)x,
∴2000x+800=3000x,
∴x=0.8,∴0.8+0.4=1.2,
∴環(huán)形道的周長為:3000×0.8÷3=800m.故甲的步距為 1.2m,乙的步距為 0.8m,環(huán)形道的周長為800m.
(2)由表格知,甲10分鐘跑了2000步,則甲每分鐘跑200步,每2分鐘跑400步,
∵每2分鐘甲比乙多跑25步,
∴每2分鐘乙跑375步,
∴3000÷375=8,2×8=16分鐘,
∴a為9:24.
故答案為:9:24.
(3)每2分鐘甲比乙多跑25步,9:40時(shí),兩人在微信運(yùn)動中顯示的步數(shù)有150步的差數(shù),因此反向跑,且當(dāng)微信運(yùn)動中顯示的步數(shù)相差50步時(shí),實(shí)際上甲應(yīng)該比乙多跑了100步或200步,
當(dāng)甲比乙多跑了 100 步時(shí),2×(100÷25)=8分鐘,
甲每分鐘跑200步,甲的步距為1.2m,每2分鐘乙跑375步,乙的步距為0.8m,(200×1.2×8+0.8×375×4)÷800=3.9,則甲乙相遇了3次;
當(dāng)甲比乙多跑了 200 步時(shí),2×(200÷25)=16分鐘,(200×1.2×16+0.8×375×8)÷800=7.8,此時(shí)甲乙相遇了7次.
∴反向跑,且當(dāng)微信運(yùn)動中顯示的步數(shù)相差50步時(shí),他們相遇了3次或7次.
點(diǎn)評:本題是環(huán)形跑道的行程問題,需根據(jù)速度乘以時(shí)間等于路程等基本關(guān)系來求解,其中也考查了相遇問題,題目內(nèi)容比較貼近生活,顯示了數(shù)學(xué)與生活實(shí)際的聯(lián)系.
列一元一次方程解行程問題除了掌握好路程s,速度v和時(shí)間t三者之間的基本關(guān)系(s=vt, v=s/t, t=s/v) 外, 最重要的是要學(xué)會找出題目中的相等關(guān)系, 然后根據(jù)題意選出一個(gè)相等關(guān)系作題設(shè), 另一個(gè)相等關(guān)系列方程,用這種思路和方法一定可以有效地解答各類行程問題.