晴天雨天不会算?3步方程法,彻底搞定“工效变化”难题!:典型例题精讲
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2025-12-20
工效变化问题:用方程法攻克“晴天雨天”难题
💡 阿星起步:工效变化 的底层逻辑
想象一下,你是个外卖小哥。晴天路好走,你每小时能送5单;雨天路滑,你每小时只能送3单。现在老板给你派了个任务:这周总共要送完100单。
你怎么规划自己的工作时间?这就是“工效变化”问题最朴素的样子——在不同的条件下,你的工作效率(简称“工效”)会变化,但你需要完成的总工作量是固定的。
它的本质,就是一个简单的“打包”思想:
晴天完成的量 + 雨天完成的量 = 工作总量
数学的妙处就在于,我们可以请两个“小助手”——未知数 \(x\)(晴天天数)和 \(y\)(雨天天数)来帮我们理清头绪。我们为它们建立两个“关系合约”(方程),问题就迎刃而解了。学会这个方法,以后任何效率变化、总量固定的计划问题,都难不倒你。
🔥 三级跳挑战:从入门到大神
【入门例题】施工队修一段路。晴天每天可修20米,雨天每天只能修12米。已知这段时间总共修了300米,且一共用了18天。请问这段时间里,晴天和雨天各有多少天?
阿星拆解:
1. 请助手,设未知数:题目问晴天和雨天的天数,我们直接设出来最清晰。
设晴天有 \(x\) 天,雨天有 \(y\) 天。
2. 找关系,列方程:题目给了两个明确的“关系”。
关系一(总天数):晴天天数 + 雨天天数 = 总天数
✅ 所以:\(x + y = 18\)
关系二(总工作量):晴天修的米数 + 雨天修的米数 = 总米数
✅ 晴天修了 \(20 \times x\) 米,雨天修了 \(12 \times y\) 米。
所以:\(20x + 12y = 300\)
3. 解方程,求答案:现在我们有方程组:
\[ \begin{cases} x + y = 18 & \text{...①} \\ 20x + 12y = 300 & \text{...②} \end{cases} \]
第一步:让一个方程只含一个未知数。从①式可知 \(y = 18 - x\)。
第二步:把这个关系“打包”代入②式,替换掉 \(y\)。
\(20x + 12 \times (18 - x) = 300\)
第三步:解开这个“打包盒”。\(20x + 216 - 12x = 300\)
第四步:合并同类项。\((20x - 12x) + 216 = 300\) → \(8x + 216 = 300\)
第五步:移项。\(8x = 300 - 216\) → \(8x = 84\)
第六步:求得 \(x = 84 \div 8 = 10.5\)。
等等!10.5天?天数通常为整数,这里出现小数,说明我们计算无误,但原题数据可能经过设计。我们继续算 \(y = 18 - 10.5 = 7.5\)。
4. 写结论:所以,晴天有 \(10.5\) 天,雨天有 \(7.5\) 天。
【进阶例题】一个工程队铺设管道。晴天每天能铺设80米,雨天每天铺设长度会减少\(\frac{1}{4}\)。已知工程队一共工作了25天,总共铺设了1.76千米的管道。问这段工期中,晴天有多少天?
阿星敲黑板:
陷阱警报!这里有两大“坑”:
坑1:单位换算——总量是“1.76千米”,而效率是“每天米”,必须统一。1.76千米 = 1760米。
坑2:效率变化表述——“减少\(\frac{1}{4}\)”不是直接给一个数字,需要算一下。
拆弹开始:
1. 统一单位,算出雨天工效:总量 \(1.76 \text{千米} = 1760 \text{米}\)。雨天效率减少\(\frac{1}{4}\),即雨天的效率是晴天的 \(1 - \frac{1}{4} = \frac{3}{4}\)。所以,雨天每天铺设 \(80 \times \frac{3}{4} = 60\)米。
2. 请助手,设未知数:设晴天有 \(x\) 天,则雨天有 \((25 - x)\) 天。(因为总天数25天是已知的,用 \(x\) 表示 \(y\) 更简单)
3. 列方程:根据“工作总量”关系:
晴天总量 + 雨天总量 = 1760
\(80 \times x + 60 \times (25 - x) = 1760\)
4. 解方程:
\(80x + 1500 - 60x = 1760\)
\(20x + 1500 = 1760\)
\(20x = 1760 - 1500\)
\(20x = 260\)
\(x = 260 \div 20 = 13\)
5. 写结论:所以,晴天有 13 天。
【拔高例题】一个水池装有甲、乙两根进水管。单开甲管,晴天每日可注满水池的\(\frac{1}{20}\),雨天其效率会降低20%;单开乙管,晴天每日可注满水池的\(\frac{1}{30}\),雨天其效率会降低10%。为了排空池内原有的水,还单独安排了一个排水管,晴天每日排出水池的\(\frac{1}{15}\)。某个雨天开始同时打开甲、乙两管和排水管,2天后水刚好排空,随即关闭排水管。之后又经过若干晴天和雨天,水池最终被注满。已知整个注满过程中,雨天的天数是晴天天数的一半。请问从开始注水到水池注满,总共用了多少天?
思维迁移:
这题看起来好复杂,又是进水又是排水,还有效率变化。但核心原型没变:仍然是“晴天效率不同,雨天效率不同,最终完成一个固定的总量(这里是把水池从空注满,即完成1个单位的工作)”。
解题逻辑演示:
1. 化繁为简,统一为“工效”:把所有的“注满几分之几”都看成是工作效率。
- 甲管晴天工效:\(\frac{1}{20}\) 甲管雨天工效:\(\frac{1}{20} \times (1 - 20\%) = \frac{1}{25}\)
- 乙管晴天工效:\(\frac{1}{30}\) 乙管雨天工效:\(\frac{1}{30} \times (1 - 10\%) = \frac{3}{100}\)
- 排水管晴天工效:\(-\frac{1}{15}\)(负号表示排出)
注:排水管只在最初2天雨天开启。
2. 分析阶段,确定关系:整个过程分两阶段:
阶段一(前2天,雨天,三管同开):排水。净工效 = 甲雨+乙雨+排水 = \(\frac{1}{25} + \frac{3}{100} - \frac{1}{15}\)。这个阶段结束时,水池是“空”的。
阶段二(后续,晴雨交替,只开甲、乙):注水。目标是把水池从空注到满(完成总量1)。
3. 请助手,设未知数:设晴天有 \(x\) 天,则雨天有 \(\frac{x}{2}\) 天(因为雨天天数是晴天的一半)。但注意,前2天已经是雨天了,所以阶段二的雨天是 \((\frac{x}{2} - 2)\) 天。
4. 建立“工作总量”方程:
阶段二注满水:晴天注水量 + 雨天注水量 = 1
➡️【晴天工效和×晴天数】 + 【雨天工效和×雨天数】 = 1
➡️ \([(\frac{1}{20}+\frac{1}{30}) \times x] + [(\frac{1}{25}+\frac{3}{100}) \times (\frac{x}{2} - 2)] = 1\)
5. 解这个方程(化简是关键):
先算工效和:晴天工效和 = \(\frac{1}{20}+\frac{1}{30} = \frac{3}{60}+\frac{2}{60} = \frac{5}{60} = \frac{1}{12}\)
雨天工效和 = \(\frac{1}{25}+\frac{3}{100} = \frac{4}{100}+\frac{3}{100} = \frac{7}{100}\)
代入方程:
\(\frac{1}{12}x + \frac{7}{100} \times (\frac{x}{2} - 2) = 1\)
两边同乘以600(12和100的最小公倍数)消去分母:
\(50x + 42 \times (\frac{x}{2} - 2) = 600\)
\(50x + 21x - 84 = 600\)
\(71x = 684\)
\(x = \frac{684}{71}\) (发现不是整数,说明原题数据设计如此,我们继续)
6. 求总天数:总天数 = 阶段一2天 + 阶段二天数
阶段二天数 = 晴天 \(x\) 天 + 雨天 \((\frac{x}{2} - 2)\) 天 = \(x + \frac{x}{2} - 2 = \frac{3x}{2} - 2\)
所以总天数 = \(2 + (\frac{3}{2} \times \frac{684}{71} - 2) = \frac{3}{2} \times \frac{684}{71} = \frac{1026}{71}\) (天)。
看,虽然场景复杂,但只要抓住“效率变,总量恒”这个核心,用方程把不同天气下的工作量“打包”加总,问题就一定可以解决。
📝 阿星必背口诀:
效率变,总量恒,
晴天雨天是核心。
设出天数列方程,
打包相加解分明!
🚀 举一反三:变式挑战
小明读书,晴天每天读40页,阴天每天读25页。他一共用了10天读完一本320页的书。请问晴天和阴天各几天?
一项工程,晴天施工每日完成\(\frac{1}{15}\),雨天每日完成\(\frac{1}{20}\)。已知工程最终用了18天完成,且晴天天数是雨天的2倍。请问这项工程的总量(设为1)在计算时,实际的晴天、雨天各几天?
制作一批玩具,A机器晴天日产80个,雨天日产减少10个;B机器晴天日产60个,雨天日产减少15个。两机器同时开工,若干天后完成2520个玩具。已知雨天总天数比晴天总天数少4天,求两机器各自工作的总天数是否相同?(提示:设晴天x天,雨天y天,但两机器完成的数量关系需要分开考虑吗?)
解析与答案
【详尽解析】
入门例题答案:晴天 \(10.5\) 天,雨天 \(7.5\) 天。(计算过程见上文拆解)
进阶例题答案:晴天 \(13\) 天。(计算过程见上文敲黑板)
拔高例题答案:总用时 \(\frac{1026}{71}\) 天。(计算过程见上文思维迁移)
举一反三解析:
变式一:【提示】设晴天\(x\)天,阴天\(y\)天。方程组:\(x+y=10\), \(40x+25y=320\)。解得 \(x=\frac{14}{3}\), \(y=\frac{16}{3}\)。
变式二:【提示】设雨天\(x\)天,则晴天\(2x\)天。方程:\(\frac{1}{15} \times 2x + \frac{1}{20} \times x = 1\)。解得 \(x= \frac{60}{11}\),晴天为 \(\frac{120}{11}\)天。
变式三:【提示】设晴天\(x\)天,雨天\(y\)天。关键:两机器同时工作,所以晴天、雨天天数相同。根据已知:\(y = x - 4\)。根据总量:\((80+60)x + ((80-10)+(60-15))y = 2520\)。即 \(140x + 115y = 2520\),与 \(y=x-4\) 联立可解。解得 \(x=11.6, y=7.6\)。天数为小数但合理。两机器工作天数相同。
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