定理 20.0.1 · 路程、速度与时间
等价地,
单位要对应:每小时多少英里,就要配上以小时为单位的时间。先把分钟换算好。
路程等于速度乘以时间,其余几乎都由此而来:平均速度(它不是各速度的平均数!)、相遇与追及,还有在自动扶梯和自动人行道上行走。
在本节中,你将能够 运用“路程 = 速度 × 时间”,用正确的方法求平均速度,并识破平均速度的陷阱。
你以 4 mph 的速度走 4 英里出去,再以 2 mph 的速度沿原路返回。你的平均速度不是 3 mph。为什么?
本章的每道题都建立在一个公式上:路程 = 速度 × 时间。三个量知道两个,就能求出第三个。
平均速度是总路程除以总时间。看:返程时你走得慢,所以你以慢速行进的时间更长。这就把平均速度拉到了各速度的普通平均数以下。
等价地,
单位要对应:每小时多少英里,就要配上以小时为单位的时间。先把分钟换算好。
一个常见的错误是以为平均速度就是各个速度的平均数(尤其是以每个速度走的路程都相同的时候)。记住:除非你以这些速度走的时间相同,否则这是不对的!
在同一条路上,去程速度是 ,返程速度是 ,你以 行进的时间是另一段的 2 倍。所以平均速度被拉向 :它是 ,而不是 。两段路程相等时,平均速度是调和平均数 。
一天早上,Henry 决定去健身。他从家朝健身房走了全程的 。健身房离 Henry 家 千米。走到那里时,他改变了主意,从所在的位置往家的方向走了剩下路程的 。到达那一点时,他又改变了主意,从那里往健身房的方向走了剩下路程的 。如果 Henry 每次从上一次改变主意的地方朝健身房或家走了剩下路程的 时,都会再次改变主意,那么他最终会非常接近于在离家 千米的一点和离家 千米的一点之间来回走。求 。
把家放在 ,健身房放在 。Henry 第一次在哪里掉头?
一辆小车沿山坡滚下,第一秒走了 英寸,并不断加速,使得此后每个 秒的时间段里走的路程都比前一个 秒多 英寸。小车用了 秒到达山脚。它一共走了多少英寸?
Sam 在 分钟内开了 英里。他在前 分钟的平均速度是 mph(英里每小时),在第二个 分钟的平均速度是 mph。他在最后 分钟的平均速度是多少 mph?
Samia 骑自行车去看朋友,平均速度是每小时 千米。当她走完到朋友家路程的一半时,一个轮胎瘪了,于是她以每小时 千米的速度步行走完剩下的路。她一共用了 分钟到达朋友家。Samia 步行了多少千米(精确到十分位)?
Chantal 和 Jean 从步道起点出发,朝一座防火瞭望塔徒步。Jean 背着很重的背包,走得比较慢。Chantal 一开始以每小时 英里的速度走。到了去瞭望塔的半路,步道变得非常陡,Chantal 的速度降到每小时 英里。到达瞭望塔后,她立刻掉头,以每小时 英里的速度走下陡峭的那段路。她在半路处遇到了 Jean。相遇之前,Jean 的平均速度是每小时多少英里?
每天早上,Aya 都要走 千米,最后到咖啡店结束。有一天,她以每小时 千米的速度走,整个过程用了 小时,其中包括在咖啡店的 分钟。另一天早上,她以每小时 千米的速度走,整个过程用了 小时 分钟,其中也包括在咖啡店的 分钟。今天早上,如果她以每小时 千米的速度走,那么整个过程要用多少分钟(包括在咖啡店的 分钟)?
Roy 买了一辆新的油电混合动力汽车。在一次行程中,前 英里汽车只用电池,之后的路程只用汽油,耗油率是每英里 加仑。整个行程平均每加仑汽油行驶 英里。这次行程有多少英里?
Rudolph 以恒定速度骑车,每骑完 1 英里就停下休息五分钟。Jennifer 也以恒定速度骑车,她的速度是 Rudolph 的四分之三,但 Jennifer 每骑完 2 英里才休息五分钟。Jennifer 和 Rudolph 同时出发,并恰好同时到达 英里处。他们一共用了多少分钟?
在本节中,你将能够 对相向而行或前后追赶的运动物体,把速度相加或相减,并处理自动扶梯和自动人行道问题。
Al 沿着向上运行的自动扶梯往下走,数了 150 级台阶。Bob 往上走,只数了 75 级。扶梯上能看到多少级台阶?
两个物体同时运动时,看它们之间的距离。相向而行时,距离以两速度之和缩短;一个追另一个时,距离以两速度之差缩短。
自动人行道或自动扶梯只是给站在上面的每个人加上它自己的速度。你数到的台阶,只是你自己的脚踩过的那些。
Al 沿着一部向上运行的自动扶梯往下走到底部,他数了 级台阶。他的朋友 Bob 沿着这部扶梯往上走到顶部,数了 级台阶。如果 Al 的步行速度(以单位时间走的台阶数计)是 Bob 步行速度的 3 倍,那么任意时刻扶梯上可以看到多少级台阶?(假设这个数是不变的。)
只有速度之比才重要,所以设 Bob 每秒走 级,Al 每秒走 级。Al 数了 级。他在扶梯上待了多少秒?
一条 英尺长的自动人行道以每秒 英尺的恒定速度运行。Al 踏上人行道的起点后站着不动。两秒后,Bob 踏上人行道的起点,以每秒 英尺的恒定速度在人行道上向前漫步。又过了两秒,Cy 到达人行道的起点,在人行道旁边以每秒 英尺的恒定速度快步向前走。在某一时刻,这三个人中的一个恰好位于另外两人的正中间。求此时人行道起点与位于中间的那个人之间的距离(单位:英尺)。
Bob 相对地面的速度是多少?
一辆汽车以每小时 千米的恒定速度经过点 。过了一段时间,第二辆汽车以每小时 千米的恒定速度经过同一点 ,然后跟在第一辆车后面。它在驶过点 之后 千米处追上了第一辆车。第一辆车经过点 之后多少分钟,第二辆车经过了点 ?
Andrea 和 Lauren 相距 千米。她们骑车相向而行,Andrea 的速度是 Lauren 的 3 倍,两人之间的距离以每分钟 千米的速度缩短。 分钟后,Andrea 的轮胎瘪了,她停下来等 Lauren。从她们开始骑车算起,过了多少分钟 Lauren 到达 Andrea 那里?
Steve 和 LeRoy 在离岸 英里的地方钓鱼时,他们的船漏水了,水以每分钟 加仑的恒定速度涌进来。如果船里进水超过 加仑,船就会沉。Steve 以每小时 英里的恒定速度朝岸边划船,同时 LeRoy 往船外舀水。要想不沉船到达岸边,LeRoy 舀水的速度最慢是每分钟多少加仑?
Jon 和 Steve 沿着一条小路骑自行车,小路与两条并排的东西向铁轨平行。Jon 以每小时 英里的速度向东骑,Steve 以每小时 英里的速度向西骑。两列长度相等的火车以恒定但不同的速度相向行驶,各自都从两名骑车人身旁经过。每列火车经过 Jon 都恰好用了 分钟。西行火车经过 Steve 所用的时间是东行火车的 倍。每列火车的长度是 英里,其中 和 是互质的正整数。求 。
在本节中,你将能够 把速率、方程和几何结合起来,解决两道较难的 AIME 题。
最后两道 AIME 题:一道藏着一个解为整数的方程组,另一道让三个骑车人绕着一块场地骑行。先为每个人写出“路程 = 速度 × 时间”。
其余的练习题放在第 20.0a 节和第 20.0b 节,紧挨着它们用到的知识。想在一页上看到全部题目?打开习题集。
Ed 和 Sue 骑车的速度相同且恒定。同样,他们慢跑的速度也相同且恒定,游泳的速度也相同且恒定。Ed 骑车 小时、慢跑 小时、游泳 小时,一共行进了 千米;Sue 慢跑 小时、游泳 小时、骑车 小时,一共行进了 千米。他们骑车、慢跑和游泳的速度都是每小时整数千米。求 Ed 骑车、慢跑和游泳速度的平方和。
Ana、Bob 和 Cao 骑车的恒定速度分别是每秒 米、每秒 米和每秒 米。他们同时从一块长方形场地的东北角出发,场地较长的边沿正西方向。Ana 沿场地的边缘骑行,起初向西;Bob 沿场地的边缘骑行,起初向南;Cao 沿直线穿过场地,骑向场地南边上的一点 。Cao 到达点 的同时,Ana 和 Bob 也第一次到达 。场地的长、场地的宽与点 到场地东南角的距离之比可以表示为 ,其中 、、 是正整数,且 与 互质。求 。