行程问题

𝔁 代数初步与方程·
⭐⭐⭐

🎯 学习目标

  • 理解行程问题中路程、速度和时间三者之间的关系
  • 能根据题意设未知数并列出一元一次方程解决实际问题
  • 掌握相遇问题与追及问题的基本解题思路

📚 核心概念

行程问题是代数应用题中的重要类型,核心是研究物体运动过程中路程(s)、速度(v)和时间(t)三者之间的关系。它们满足基本公式:

s=v×t s = v \times t

也就是说,路程等于速度乘以时间。这个公式可以变形为:

v=st,t=sv v = \frac{s}{t}, \quad t = \frac{s}{v}

在解决实际问题时,我们常遇到两类典型情况:

  1. 相遇问题:两个物体从不同地点相向而行,最终相遇。此时,两人(或两车)所走路程之和等于两地之间的总距离。
  2. 追及问题:两个物体同向而行,速度快的追赶速度慢的。当追上时,两者所走路程相等(若起点相同)或快者比慢者多走初始距离差。

解题的关键步骤通常是:① 理清题意,画出示意图;② 设未知数(通常设时间为 xx);③ 根据等量关系列方程;④ 解方程并检验答案是否合理。

📝 关键公式

  • 基本公式s=v×ts = v \times t

    • 示例:一辆车以60 km/h的速度行驶2小时,路程为 60×2=12060 \times 2 = 120 km。
  • 相遇问题s1+s2=Ss_1 + s_2 = S_{\text{总}},即 v1t+v2t=Sv_1 t + v_2 t = S

    • 示例:甲乙两人相距100 km,分别以30 km/h和20 km/h相向而行,则相遇时间满足 30t+20t=10030t + 20t = 100
  • 追及问题s=s+ds_{\text{快}} = s_{\text{慢}} + ddd 为初始距离差)

    • 示例:小明先走10分钟(即 16\frac{1}{6} 小时),速度4 km/h,小红随后以6 km/h追赶,则追及时满足 6t=4t+4×166t = 4t + 4 \times \frac{1}{6}

💡 经典例题

例题1(相遇问题)

A、B两地相距240千米。甲车从A地出发,每小时行50千米;乙车从B地出发,每小时行70千米。两车同时出发,相向而行,问几小时后相遇?

解题过程

  1. xx 小时后相遇。
  2. 甲车行驶路程:50x50x 千米;乙车行驶路程:70x70x 千米。
  3. 相遇时,两车路程之和等于总距离:
50x+70x=240 50x + 70x = 240
  1. 合并同类项:120x=240120x = 240
  2. 解得:x=2x = 2
  3. 答:2小时后相遇。

例题2(追及问题)

小李骑自行车以15 km/h的速度从家出发去公园。10分钟后,爸爸发现他忘带水壶,立即骑电动车以30 km/h的速度追赶。问爸爸出发后多久能追上小李?

解题过程

  1. 先统一单位:10分钟 = 16\frac{1}{6} 小时。
  2. 设爸爸出发后 xx 小时追上小李。
  3. 此时小李已骑行总时间:x+16x + \frac{1}{6} 小时,路程为 15(x+16)15(x + \frac{1}{6})
  4. 爸爸骑行路程:30x30x
  5. 追上时两人路程相等:
30x=15(x+16) 30x = 15\left(x + \frac{1}{6}\right)
  1. 去括号:30x=15x+156=15x+2.530x = 15x + \frac{15}{6} = 15x + 2.5
  2. 移项得:15x=2.515x = 2.5,解得 x=2.515=16x = \frac{2.5}{15} = \frac{1}{6} 小时(即10分钟)。
  3. 答:爸爸出发后10分钟追上小李。

⚠️ 易错点

  • 单位不统一:如时间用“分钟”而速度用“km/h”,导致计算错误。避免方法:解题前先把所有单位统一成小时或分钟。

  • 混淆相遇与追及的等量关系:相遇是路程相加等于总距离,追及是路程相等(或相差初始距离)。避免方法:画线段图帮助理解运动过程。

  • 设错未知数:有时学生设的是总时间而非关键时间段(如追及时从后出发者开始计时)。避免方法:明确“谁的时间”对应“谁的路程”。

  • 忽略实际意义:解出负数时间或不合理结果却不检验。避免方法:解完方程后代入原题检查是否符合现实。

  • 未考虑先后出发的时间差:在追及问题中忘记先出发者多走了一段时间。避免方法:用“总时间 = 后出发时间 + 提前时间”来表达先出发者的路程。

💡 例题

1

小明从家步行到学校,每分钟走60米,需要15分钟到达。如果他想提前3分钟到达学校,每分钟应该走多少米?

  1. 先计算小明家到学校的距离:60米/分钟 × 15分钟 = 900米。
  2. 如果提前3分钟到达,则用时为15-3=12分钟。
  3. 计算新的速度:900米 ÷ 12分钟 = 75米/分钟。
2

一个容器里装有若干千克浓度为20%的盐水。第一次向容器中加入20千克纯盐后,盐水的浓度变为25%;然后又向容器中加入一定量的水,稀释后盐水的浓度又变回了20%。请问:第二次加入了多少千克水?

  1. 设未知数:设原来容器中有 x 千克盐水。

  2. 表示含盐量:原来盐水含盐 20%x = 0.2x 千克。

  3. 加盐后的等量关系:加入20千克纯盐后,含盐量为 (0.2x + 20) 千克,总质量为 (x + 20) 千克,此时浓度为25%,列方程: 0.2x + 20 = 25%(x + 20)

  4. 解方程: 0.2x + 20 = 0.25x + 5 20 - 5 = 0.25x - 0.2x 15 = 0.05x x = 300

    所以原来有 300 千克盐水。

  5. 计算加盐后的状态:含盐量为 0.2×300 + 20 = 80 千克,总质量为 300 + 20 = 320 千克。

  6. 加水稀释的等量关系:设加入 y 千克水后浓度变为20%,此时: 总质量变为 (320 + y) 千克,含盐量不变为 80 千克。 80 = 20%(320 + y) 80 = 0.2(320 + y)

  7. 解方程: 80 = 64 + 0.2y 80 - 64 = 0.2y 16 = 0.2y y = 80

✏️ 练习

1

一个整系数多项式形如

x3+a2x2+a1x11=0x^3 + a_2 x^2 + a_1 x - 11 = 0。

请写出这个多项式所有可能的整数根,用逗号分隔。