第三讲
行程之多人多次相遇
教学目标 行程问题是各种竞赛与小升初入学考试必考大题,其中多人多次相遇问题是行程问题中的难点,本讲从一般的相遇与追及问题出发,讨论在环形线路、变速变向等多种行程问题,并引伸到与行程问题相类似的钟面问题。
1. 回顾火车过桥、流水行程等问题; 2. 环形路线上的相遇和追及问题; 3. 速度行程问题与比例关系; 4. 钟面上的行程问题。
专题回顾
【例1】 一条船顺水航行48千米,再逆水航行16千米,共用了5小时;这知船顺水航行32千米,再
逆水航行24千米,也用5小时。求这条船在静水中的速度。
【分析】
这道题的数量关系比较隐蔽,我们条件摘录整理如下: 顺水 48千米 32千米 逆水 16千米 24千米 时间 5小时 比较条件可知,船顺水航行48千米,改为32千米,即少行了48-32=16(千米),那么逆水行程就由16千米增加到24千米,这就是在相同的时间里,船顺水行程是逆水行程的16÷8=2倍。所以“逆水航行16千米”,可转换为“顺水航行16×2=32(千米),这样船5小时一共顺水航行18+32=80(千米),船顺水速为80÷5=16千米,船逆水速为16÷2=8(千米)。船静水速为(16+8)÷2=12(千米)。
【例2】 甲、乙二人分别从A、B两地同时出发,往返跑步。甲每秒跑3米,乙每秒跑7米。如果他们
的第四次相遇点与第五次相遇点的距离是150米,求A、B两点间的距离为多少米?
A【分析】
(法一)画图分析知甲、乙速度比为:S甲:S乙?V甲:V乙?3:7,第四次相遇甲乙共走:4×2
CEDB
-1=7(个全程),甲走了:3×7=21(份)在C点,第五次相遇甲乙共走:5×2-1=9(个全程),甲走了:3×9=27(份)在D点,已知CD是150米,所以AB的长度是150÷6×(3+7)=250(米)。
(法二)也有不画图又比较快的方法:第四次相遇:(2×4-1)×3÷20余数为1 则在x的位置,第五次相遇:(2×5-1)×3÷20余数为7 则在7x的位置,x表示速度基数
,即全程AB为250米。 7x?1x?6x, 6x?150,10x?10?150?6?250(米)
【拓展】(08年首届奥数网杯)电子玩具车A与B在一条轨道的两端同时出发,相向而行。已知A比B的速度快50%,根据推算,第20072007次相遇点与第20082008次相遇点相距58厘米,这条轨道长_厘米。
0192837465【分析】
A、B两车速度比为?1?50%?:1?3:2;
第20072007次相遇点的位置在:
3??2?20072007?1??5?mod10?;
第20082008次相遇点的位置在:
3??2?20082008?1??3?mod10?
所以这条轨道长
58??5?3??5?145(厘米)
经典精讲 环形跑道行程
【例3】 如下图所示,某单位沿着围墙外面的小路形成一个边长300米的正方形。甲、乙两人分别从两
个对角处沿逆时针方向同时出发。如果甲每分走90米,乙每分走70米,那么经过多少时间甲才能看到乙?
乙甲
【分析】
当甲看到乙的时候,甲和乙在同一条边上,甲乙两人之间的距离最多有300米长。
当甲、乙之间的距离等于300米时,即甲追上乙一条边(300米)需
300??90?70??15(分), 此时甲走了90?15?300?4.5(条)边,
所以甲、乙不在同一条边上,甲看不到乙。但是甲只要再走0.5条边就可以看到乙了,即甲从出发走5条边后可看到乙,共需
2300?5?90?16(分),即16分40秒。
3
【例4】 甲乙两名选手在一条河中进行划船比赛,赛道是河中央的长方形ABCD,其中AD?100米,
AB?80米,已知水流从左到右,速度为每秒1米,甲乙两名选手从A处同时出发,甲沿顺时针方向划行,乙沿逆时针方向划行,已知甲比乙的静水速度每秒快1米,(AB、CD边上视为静水),两人第一次相遇在CD边上的P点,4CP?CD,那么在比赛开始的5分钟内,两人一共相遇几次?(5次)
BPCAD
【分析】
设乙的速度为x米/秒,则可列得方程:
80?80?410010080-80?4 ???x+1x+1+1x+1x解得:x?3。所以甲的速度为4米/秒。
11甲游一圈需要93秒,乙游一圈需要128秒。
3315分钟内,甲游了3圈还多20秒,乙游了2圈还多43秒。
3多余的时间不够合游一圈,所以两人合游了5圈。 所以两人共相遇了5次。
【例5】 (2005年《小学生数学报》优秀小读者评选活动)有一种机器人玩具装置,配备长、短不同的
两条跑道,其中长跑道长400厘米,短跑道长300厘米,且有200厘米的公用跑道(如下图)。机器人甲按逆时针方向以每秒6厘米的速度在长跑道上跑动,机器人乙按顺时针方向以每秒4厘米的速度在短跑道上跑动。如果甲、乙两个机器人同时从点A出发,那么当两个机器人在跑道上第3迎面相遇时,机器人甲距离出发点A点多少厘米?
A200100200
【分析】
第一次在B1点相遇,甲、乙共跑了400厘米(见左下图)。
AAB1B1B2
第二次在B2点相遇(要排除甲还没有第二次上长跑道时可能发生的相遇事件),甲、乙共跑了700厘米(见右上图)。同理,第三次相遇,甲、乙又共跑了700厘米。共用时间 (400+700+700)÷(6+4)=180(秒), 甲跑了6×180=1080(厘米),距A点 400×3—1080=120(厘米)。
注:处理多次相遇问题时,有一种常见思考方法——分段考虑。
【例6】 (第五届“走进美妙的数学花园”决赛)如图,甲、乙两只蜗牛同时从A点出发,甲沿长方形
ABCD逆时针爬行,乙沿?AOD逆时针爬行.若AB?10,BC?14,AO?DO?10,且两只蜗牛的速度相同,则当两只蜗牛间的距离第一次达到最大值时,它们所爬过的路程的和为多少?
ABOBC
【分析】 很显然,在这幅地图上最长的距离是长方形的对角线,如果两只蜗牛同时处于一条对角线
的两端,那么这是这两只蜗牛之间的距离达到最大值.对角线有两条所以也应该分为两种情况: 情况一;甲在C点,乙在A点,这种情况下乙走了整数圈,甲走了若干圈又一条短边,一条长边,设乙走了x圈,甲已走了y圈.则可以列出不定方程:
?10?10?14?x??10?14?10?14?y?10?14
化简为34x?48y?24,由于等式右边是24的倍数,所以x至少应该取12,此时y?8,两只蜗牛共走了816。
情况二:甲在B点,乙在D点,这种情况下乙走了若干圈又20,甲走了若干圈又10,设两只蜗牛分别行走了x圈和y圈,则可以列出不定方程:
34x?20?48y?10
化简为17x?5?24y,x?11是方程的最小解,此时y?8,两只蜗牛一共行走了788. 显然情况二最先发生,所以当两只蜗牛间的距离第一次达到最大值时,它们所爬过的路程的和为788。事实上两只蜗牛在走过情况二之后各走了14,就变成了情况一的情形,如果在讨论两种情况之前就想到这一点,就可以少讨论一种情况了。
【例7】 一个圆周长90厘米,3个点把这个圆周分成三等分,3只爬虫A,B,C分别在这3个点上。
它们同时出发,按顺时针方向沿着圆周爬行,速度分别是10厘米/秒、5厘米/秒、3厘米/秒,3只爬虫出发后多少时间第一次到达同一位置?
【分析】
(法一)先来详细讨论一下:
⑴先考虑B与C这两只爬虫,什么时候能到达同一位置。
开始时,他们相差30厘米,每秒钟B能追上C的路程为5-3=2(厘米);
30??5?3??15(秒)
因此,15秒后B与C到达同一位置.以后再要到达同一位置,B要追上C一圈,也就是追上90厘米,需
要90??5?3??45(秒)。
B与C到达同一位置,出发后的秒数是15,60,105,150,195,LLL ⑵再看看A与B什么时候到达同一位置。 第一次是出发后30??10?5??6(秒),
以后再要到达同一位置是A追上B一圈,需要90??10?5??18(秒)。
A与B到达同一位置,出发后的秒数是6,24,42,60,78,96…… 对照两行列出的秒数,就知道出发后60秒3只爬虫到达同一位置。
(法二)本题的数学模型,其实是一个数N被45除余15,这个数N被18除余6。设两个商分别为x和y,那么可得到等量关系式45x?15?18y?6,整理得到5x?2y?1?0,x?1和y?3是满足条件的最小自然数组。所以3只爬虫出发后60秒多少时间第一次到达同一位置。
【例8】 如图,在长为490米的环形跑道上,A、B两点之间的跑道长50米,
甲、乙两人同时从A、B两点出发反向奔跑.两人相遇后,乙立刻转身与甲同向奔跑,同时甲把速度提高了25%,乙把速度提高了20%.结果当甲跑到点A时,乙恰好跑到了点B.如果以后甲、乙的速度和方向都不变,那么当甲追上乙时,从一开始算起,甲一共跑了多少米。
【分析】
相遇后乙的速度提高20%,跑回B点,即来回路程相同,乙速度变化前后的比为5:6,所以所花时间的比为6:5。
设甲在相遇时跑了6单位时间,则相遇后到跑回A点用了5单位时间。设甲原来每单位时间的
速度V甲,由题意得:
6V甲?5?V甲??1?25%??490
AB