發車問題的要點及解題技巧
1、發車問題的基本解題思路
空間理解稍顯困難,證明過程對快速解題沒有幫助。一旦掌握了3個基本公式,一般問題都可以迎刃而解。
在班車裡。即柳卡問題。不用基本公式解決,快速的解法是直接畫時間-距離圖,再畫上密密麻麻的交叉線,按要求數交點個數即可完成。如果不畫圖,單憑想像似乎對於像我這樣的一般人兒來說不容易。
2、對「發車問題」的化歸與優化
「發車」是一個有趣的數學問題。解決「發車問題」需要一定的策略和技巧。本文重點解決這樣兩個問題:一是在探索過程中,如何揭示「發車問題」的實質?二是在建模的過程中,如何選擇最簡明、最嚴謹和最易於學生理解並接受的方法或情景?
為便於敘述,現將「發車問題」進行一般化處理:某人以勻速行走在一條公交車線路上,線路的起點站和終點站均每隔相等的時間發一次車。他發現從背後每隔a分鐘駛過一輛公交車,而從迎面每隔b分鐘就有一輛公交車駛來。問:公交車站每隔多少時間發一輛車?(假如公交車的速度不變,而且中間站停車的時間也忽略不計。)
(1)把「發車問題」化歸為「和差問題」
因為車站每隔相等的時間發一次車,所以同向的、前後的兩輛公交車間的距離相等。這個相等的距離也是公交車在發車間隔時間內行駛的路程。我們把這個相等的距離假設為「1」。
根據「同向追及」,我們知道:公交車與行人a分鐘所走的路程差是1,即公交車比行人每分鐘多走1/a,1/a就是公交車與行人的速度差。
根據「相向相遇」,我們知道:公交車與行人b分鐘所走的路程和是1,即公交車與行人每分鐘一共走1/b,1/b就是公交車和行人的速度和。
這樣,我們把「發車問題」化歸成了「和差問題」。根據「和差問題」的解法:大數=(和+差)÷2,小數=(和-差)÷2,可以很容易地求出公交車的速度是(1/a+1/b)÷2。又因為公交車在這個「間隔相等的時間」內行駛的路程是1,所以再用「路程÷速度=時間」,我們可以求出問題的答案,即公交車站發車的間隔時間是1÷【(1/a+1/b)÷2】=2÷(1/a+1/b)。
(2)把「發車問題」優化為「往返問題」
如果這個行人在起點站停留m分鐘,恰好發現車站發n輛車,那麼我們就可以求出車站發車的間隔時間是m÷n分鐘。但是,如果行人在這段時間內做個「往返運動」也未嘗不可,那麼他的「往返」決不會影響答案的準確性
因為從起點站走到終點站,行人用的時間不一定被a和b都整除,所以他見到的公交車輛數也不一定是整數。故此,我們不讓他從起點站走到終點站再返回。那麼讓他走到哪再立即返回呢?或者說讓他走多長時間再立即返回呢?
取a和b的公倍數(如果是具體的數據,最好取最小公倍數),我們這裡取ab。假如剛剛有一輛公交車在起點站發出,我們讓行人從起點站開始行走,先走ab分鐘,然後馬上返回;這時恰好是從行人背後駛過第b輛車。當行人再用ab分鐘回到起點站時,恰好又是從迎面駛來第a輛車。也就是說行人返回起點站時第(a+b)輛公交車正好從車站開出,即起點站2ab分鐘開出了(a+b)輛公交車。
這樣,就相當於在2ab分鐘的時間內,行人在起點站原地不動看見車站發出了(a+b)輛車。於是我們求出車站發車的間隔時間也是2ab÷(a+b)=2÷(1/a+1/b)。
這樣的往返假設也許更符合「發車問題」的情景,更簡明、更嚴謹,也更易於學生理解和接受。如果用具體的時間代入,則會更加形象,更便於說明問題。
間隔發車問題
(1)一般間隔發車問題。用3個公式迅速作答;
汽車間距=(汽車速度+行人速度)×相遇事件時間間隔
汽車間距=(汽車速度-行人速度)×追及事件時間間隔
汽車間距=汽車速度×汽車發車時間間隔
(2)、求到達目的地後相遇和追及的公共汽車的輛數。
標準方法是:畫圖——儘可能多的列3個好使公式——結合s全程=v×t-結合植樹問題數數。
(3) 當出現多次相遇和追及問題——柳卡
例題:
【例 1】 某停車場有10輛出租汽車,第一輛出租汽車出發後,每隔4分鐘,有一輛出租汽車開出。在第一輛出租汽車開出2分鐘後,有一輛出租汽車進場.以後每隔6分鐘有一輛出租汽車回場.回場的出租汽車,在原有的10輛出租汽車之後又依次每隔4分鐘開出一輛,問:從第一輛出租汽車開出後,經過多少時間,停車場就沒有出租汽車了?
【解析】 這個題可以簡單的找規律求解
時間 車輛
4分鐘 9輛
6分鐘 10輛
8分鐘 9輛
12分鐘 9輛
16分鐘 8輛
18分鐘 9輛
20分鐘 8輛
24分鐘 8輛
由此可以看出:每12分鐘就減少一輛車,但該題需要注意的是:到了剩下一輛的時候是不符合這種規律的到了12*9=108分鐘的時候,剩下一輛車,這時再經過4分鐘車廠恰好沒有車了,所以第112分鐘時就沒有車輛了,但題目中問從第一輛出租汽車開出後,所以應該為108分鐘。
【例2】
一條公路上,有一個騎車人和一個步行人,騎車人速度是步行人速度的3倍,每隔6分鐘有一輛公共汽車超過步行人,每隔10分鐘有一輛公共汽車超過騎車人,如果公共汽車始發站發車的時間間隔保持不變,那麼間隔幾分鐘發一輛公共汽車?
【解析】 要求汽車的發車時間間隔,只要求出汽車的速度和相鄰兩汽車之間的距離就可以了,但題目沒有直接告訴我們這兩個條件,如何求出這兩個量呢?
由題可知:相鄰兩汽車之間的距離(以下簡稱間隔距離)是不變的,當一輛公共汽車超過步行人時,緊接著下一輛公共汽車與步行人之間的距離就是間隔距離,每隔6分鐘就有一輛汽車超過步行人,
這就是說:當一輛汽車超過步行人時,下一輛汽車要用6分鐘才能追上步行人,汽車與行人的路程差就是相鄰兩汽車的間隔距離。
對於騎車人可作同樣的分析。
因此,如果我們把汽車的速度記作V汽,騎車人的速度為V自,步行人的速度為V人(單位都是米/分鐘),
則:間隔距離=(V汽-V人)×6(米),間隔距離=(V汽-V自)×10(米),V自=3V人。綜合上面的三個式子,可得:V汽=6V人,即V人=1/6V汽,
則:間隔距離=(V汽-1/6V汽)×6=5V汽(米)
所以,汽車的發車時間間隔就等於:間隔距離÷V汽=5V汽(米)÷V汽(米/分鐘)=5(分鐘)。