图解行程接送问题:校车接人模型全解析:典型例题精讲
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最近更新
2025-12-21
🚌 行程接送问题:校车接人中的“往返相遇”之谜
💡 阿星解密:为什么公式长这样?
想象一下,你是阿星,站在学校门口看校车接人。今天要去郊外营地,但车不够大,一次只能拉一半同学。第一批同学先上车,校车载着他们开往营地;与此同时,第二批同学没闲着,他们也朝着营地方向步行前进。车把第一批送到营地后,立刻空车返回,去接正在路上走的第二批同学,最后一起到达营地。整个过程,人和车都在运动! 问题的核心就在于:车在返回的路上,会和第二批人在哪里相遇?这个相遇点决定了车总共跑了多少路。
👀 看图说话:车跑的路线原来是个“追及+相遇”组合!
关键点拨:
让我们用“慢动作”回放。图中有两个隐形数字至关重要:
1. 从车把第一批人放下,到它碰上第二批人,这两批人都在往前走。第一批在营地等,第二批在向营地走。所以,车返回时去接的第二批人,并不在原地等待,他们已经走了一段路。
2. 相遇点在哪里?这取决于人和车的速度比。把整个过程连起来看,从第一批人上车开始,到两批人最终都在营地结束。车跑的所有路程,等于它“追”上第二批人并“带”他们到终点的路程组合。
🔥 三级跳挑战:从陷阱到精通
【母题演示】学校到营地距离30千米。校车速度60千米/时,同学们步行速度6千米/时。车一次只能带一半人(第一批),送完后返回接第二批,最后同时到达营地。问:从出发到全体到达,一共花了多少时间?
阿星的显微镜
核心思路:设第一批坐车到营地用时为 \( t_1 \),则 \( t_1 = 30 \div 60 = 0.5 \) (小时)。在这0.5小时里,第二批人走了 \( 6 \times 0.5 = 3 \) 千米。
接着,车空车返回,第二批人继续走,他们相向而行直到相遇。此时车与第二批人的距离是 \( 30 - 3 = 27 \) 千米,速度和是 \( 60 + 6 = 66 \) 千米/时。相遇用时 \( 27 \div 66 = \frac{9}{22} \) 小时。
相遇后,车带上第二批人开往营地。相遇点离营地多远?它等于车在返回阶段走的路程:\( 60 \times \frac{9}{22} = \frac{270}{11} \) 千米。所以最后一段车开往营地用时 \( \frac{270}{11} \div 60 = \frac{9}{22} \) 小时。
标准算式:总时间 = 第一批坐车时间 + 车返回相遇时间 + 相遇后到终点时间。
\[ t_{\text{总}} = 0.5 + \frac{9}{22} + \frac{9}{22} = 0.5 + \frac{9}{11} = \frac{11}{22} + \frac{18}{22} = \frac{29}{22} \ (\text{小时}) \]
【易错陷阱】(数据迷惑)其他条件不变,现在学校到营地距离为 120千米。很多同学会这样算:第一批坐车时间 \( 120 \div 60 = 2 \) 小时;然后想当然认为车返回接到第二批人再开回去,也用了2小时,总时间 \( 2+2=4 \) 小时。这就掉坑里了!
阿星的避雷针:
大多数人会怎么错:他们误以为车返回接到第二批人的地点,还是学校起点(或者简单地认为车往返路程相等)。错误算式:\( t_{\text{总}} = (120 \div 60) \times 2 = 4 \) 小时。
图解陷阱:看上面的SVG图,“相遇点”绝不是学校起点。在车送第一批的2小时里,第二批人已经走了 \( 6 \times 2 = 12 \) 千米!车返回时,是去追这12千米外、并且还在前进的第二批人。
正确思路:代入核心模型。设总时间为 \( T \) 小时。关键:两批人行走时间相等(都是T小时),且车跑的路程 = 车速 × 车行时间。
第一批人全程坐车,车为他们跑的路程是120千米。
第二批人:先步行一段时间,然后坐车。车为他们跑的路程是(120 - 第二批人步行路程)。
车跑的总路程 = \( 120 + [120 - 6T] \)。
车一直在跑,跑的时间也是 \( T \) 小时,所以:\( 60T = 240 - 6T \)。
解得:\( 66T = 240 \),\( T = \frac{240}{66} = \frac{40}{11} \) 小时(约3.64小时),而不是4小时。
【高手进阶】(最优规划)消防队在A点,火场在D点,中间必须经过B、C两个物资点取装备(B、C在一条直线上,A到B 4公里,B到C 3公里,C到D 5公里)。消防车速度30公里/时,队员跑步速度6公里/时。现在有甲乙两组队员,如何用一辆车运送,使两组最快同时到达火场D?最短时间是多少?
思维迁移:这本质上是“校车接送”模型的变种!只是路程分成了多段(A-B-C-D)。核心思想不变:让跑得慢的人(队员)尽量多坐车,让跑得快的车尽量少空驶。最优策略通常是:车载甲组从A到某点(如过C后),让甲下车步行至D,车返回接乙组,然后载乙组直达D。我们需要找到那个让两组同时到达D的“下车点”。解题时,画出类似的时间-路程图,利用“两组用时相等”、“车行总路程=车速×总时间”建立方程。
(提示:设甲组坐车到超过C点x公里处下车,然后步行至D。车返回接乙...最终建立方程求解x和总时间。)
📝 阿星的定海神针(口诀):
接送问题莫慌张,画条线段标地方。
人走车跑同时动,相遇点不在起跑上。
抓住总时都相等,车路等于车速乘时光。
🚀 举一反三:巩固练习
(基础复现)甲、乙两组从基地到30公里外的观察站,车速45公里/时,步行速度5公里/时,一车一次送一组。采用最佳接送方案,全体到达最少需要多少小时?
(陷阱识别)条件同上,但粗心的同学认为:车送第一组到站后,第二组已经走了一半路程(15公里),所以车回去接他们再回来,又开了15+15=30公里。因此车总路程是30+30=60公里,时间 \( 60 \div 45 = \frac{4}{3} \) 小时。请指出这种算法错在哪里,并计算正确答案。
(生活应用)两个快递站A和B相距16公里,需要共用一辆货车将两批急件送到C点(C在AB延长线上,B到C为8公里)。货车速度32公里/时,快递员骑电瓶车速度16公里/时。如何安排从A出发的送货顺序,能让两批急件最快同时送达C点?最短用时?
📚 答案与解析
【答案速查】
母题演示: \(\frac{29}{22}\) 小时。
易错陷阱: \(\frac{40}{11}\) 小时。
练习一: 设最少需要 \(t\) 小时。车行总路程为 \(30 + (30 - 5t)\),车速45。方程:\(45t = 60 - 5t\),解得 \(50t = 60\), \(t = 1.2\) 小时。
练习二: 错在认为车返回接到第二组的地点离基地15公里。实际上,车送第一组用时 \(30 \div 45 = \frac{2}{3}\) 小时,此间第二组走了 \(5 \times \frac{2}{3} = \frac{10}{3}\) 公里。车返回是相向问题,相遇点离基地并非15公里。正确计算同练习一,为1.2小时。
练习三: 总路程A到C为24公里。最佳方案:货车带A件从A到某点(超过B),A件下车骑电瓶车至C,货车返回接B件再送至C。设A件坐车到离A点 \(x\) 公里处下车。则A件总时间:\(\frac{x}{32} + \frac{24-x}{16}\)。车返回接B件(B在16公里处)再到C(24公里处),可建立两者用时相等的方程求解。计算得最优 \(x = 20\) 公里,总时间 \( \frac{20}{32} + \frac{4}{16} = 0.625 + 0.25 = 0.875\) 小时(52.5分钟)。
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