"Алгоритм решения задач на движение в курсе подготовки к ЕГЭ"
Submitted by Лариса Юрьевна Рябова on Tue, 12/04/2011 - 00:05
При рассмотрении текстовых задач В12 из пробных вариантов, мы видим, что они простые. Во-первых, все задачи В12 из банка заданий ФИПИ решаются по единому алгоритму, о котором я вам расскажу. Во-вторых, все В12 однотипны - это задачи на движение, на работу, на сплавы. Главное - знать алгоритм их решения.
Обращаясь к выпускникам, хочу сказать следующее, чтобы научиться решать текстовые задачи, вам понадобится всего три-четыре часа самостоятельной работы, то есть два-три занятия. Всё, что нужно, - это здравый смысл плюс немного знаний по пройденному материалу.
1.1. Перед началом разбора задач на движение, я предлагаю учащимся повторить некоторые вопросы, которые нам пригодятся при решении задач. Это можно провести в виде фронтального опроса, самостоятельной работы по карточкам, тестам и т.д. Но ответы в любом случае должны быть озвучены и проанализированы, так как по моим наблюдениям, они вызываю затруднения практически у половины выпускников. Вопросы: Запишите в виде математического выражения:
X на 5 больше Y
X в пять раз больше Y
Z на 8 меньше, чем X
Z меньше X в 3,5 раза
t1 на 1 меньше, чем t2
частное от деления a на b в полтора раза больше b 7. квадрат суммы x и y равен 7 8. формулы вычисления дискриминанта и корней квадратного уравнения
Итак, правильные ответы:
X=Y+5
X больше, чем Y. Разница между ними равна пяти. Значит, чтобы получить бóльшую величину, надо к меньшей прибавить разницу.
X=5Y
X больше, чем Y, в пять раз. Значит, если Y умножить на 5, получим X.
Z=X-8
Z меньше, чем X. Разница между ними равна 8. Чтобы получить меньшую величину, надо из большей вычесть разницу.
Z=X/3,5
t1=t2-1
t1 меньше, чем t2. Значит, если из большей величины вычтем разницу, получим меньшую.
a/b=1,5b
(X+Y)2=7
На всякий случай повторяем терминологию:
Сумма - результат сложения двух или нескольких слагаемых.
Разность - результат вычитания.
Произведение - результат умножения двух или нескольких множителей.
Частное - результат деления чисел.
Начнем мы с задач на движение. Они часто встречаются в вариантах ЕГЭ. Здесь всего два правила:
Все эти задачи решаются по одной-единственной формуле: S=VT, то есть расстояние равно скорость умноженная на время. Из этой формулы можно выразить скорость V=S/T или время T=S/V.
В качестве переменной X удобнее всего выбирать скорость. Тогда задача точно решится.
2.1. Для начала очень внимательно читаем условие. В нем все уже есть. Помним, что текстовые задачи на самом деле очень просты.
Вариант 3 (ЕГЭ 2011г.)Из пункта А в пункт В, расстояние между которыми 30 км, одновременно выехали мотоциклист и велосипедист. Известно, что за час мотоциклист проезжает на 40 км больше, чем велосипедист. Определите скорость велосипедиста, если известно, что он прибыл в пункт В на 1 час позже мотоциклиста. Ответ дайте в км/ч.
Что здесь лучше всего обозначить за X? Скорость велосипедиста. Тем более, что ее и надо найти в этой задаче. Мотоциклист проезжает на 40 километров больше, значит, его скорость равна X+40.
Нарисуем таблицу. В нее сразу можно внести расстояние - и велосипедист, и мотоциклист проехали по 30 км. Можно внести скорость - она равна X и X+40 для велосипедиста и мотоциклиста соответственно. Осталось заполнить графу «время».
Его мы найдем по формуле: T=S/V. Для велосипедиста получим T1=30/X Для мотоциклиста T2=30/(X+40).
Эти данные тоже запишем в таблицу.
Вот что получится:
V
T
S
велосипедист
X
T1=30/X
30
мотоциклист
X+40
T2=30/(X+40)
30
Остается записать, что велосипедист прибыл в конечный пункт на 1 час позже мотоциклиста. Позже - значит, времени он затратил больше. Это значит, что T1 на один больше, чем T2, то есть
T2+1=T1
30/(X+40)+1=30/X
Решаем уравнение.
30/X - 30/(X+40)=1
Приведем дроби в левой части к одному знаменателю. Первую дробь домножим на X=X+40, вторую - на X.
Получим:
(30(X+40)-30X ) /( X(X+40))=1
Упростим числитель и умножим обе части уравнения на X(X+40) . После преобразования, получаем квадратное уравнение X2+40X-1200=0, решив квадратное уравнение получаем два корня X1=-60 и X2=20 Ясно, что X1-не подходит по смыслу задачи – скорость велосипедиста не должна быть отрицательной. Ответ: 20 км/ч.
Следующая задача — тоже про велосипедиста.
Вариант 11 (ЕГЭ 2011г.)Велосипедист выехал с постоянной скоростью из города А в город В, расстояние между которыми равно108 км. На следующий день он отправился обратно со скоростью на 3 км/ч больше прежней. В пути он сделал остановку на 3 часа и в результате затратил на обратный путь столько же времени, сколько на путь из А в В. Найдите скорость велосипедиста на пути из А в В. Ответ дайте в км/ч.
Пусть скорость велосипедиста на пути из А в В равна X. Тогда его скорость на обратном пути равна X+3. Расстояние в обеих строчках таблицы пишем одинаковое — 108 километров. Осталось записать время. Поскольку: T=S/V, на путь из А в В велосипедист затратит время T1=108/X, а на обратный путь время T2=108/(X+3).
V
T
S
туда
X
T1=108/X
108
обратно
X+3
T2=108/(X+3)
108
На обратном пути велосипедист сделал остановку на 3 часа и в результате затратил столько же времени, сколько на пути из А в В. Это значит, что на обратном пути он крутил педали на 3 часа меньше.
Значит, T2 на три меньше, чем T1. Получается уравнение:
108/(X+3) + 3=108/X
Оно очень похоже на предыдущее. Сгруппируем слагаемые:
108/X- 108/(X+3)=3
Точно так же приводим дроби к одному знаменателю:
(108(X+3)-108X ) / (X(X+3))=3
Упростим числитель, разделим обе части уравнения на 3 и умножим обе части уравнения на X(X+3) . После преобразования, получаем квадратное уравнение X2+3X-108=0, решив квадратное уравнение получаем два корня X1=-12 и X2=9. Ясно, что X1-не подходит по смыслу задачи – скорость велосипедиста не должна быть отрицательной. Ответ: 9 км/ч.
2.2. Следующий тип задач - когда что-нибудь плавает по речке, в которой есть течение. Например, теплоход, катер или моторная лодка. Обычно в условии говорится о собственной скорости плавучей посудины и скорости течения. Собственной скоростью называется скорость в неподвижной воде.
При движении по течению эти скорости складываются. Течение помогает, по течению плыть - быстрее.
Скорость при движении по течению равна сумме собственной скорости судна и скорости течения.
А если двигаться против течения? Течение будет мешать, относить назад. Теперь скорость течения будет вычитаться из собственной скорости судна.
Вариант 14 (ЕГЭ 2011г.) Моторная лодка прошла против течения реки 255 км и вернулась в пункт отправления, затратив на обратный путь на 2 часа меньше. Найдите скорость лодки в неподвижной воде, если скорость течения равна 1 км/ч. Ответ дайте в км/ч.
Пусть скорость лодки в неподвижной воде равна X.
Тогда скорость движения моторной лодки по течению равна X+1, а скорость, с которой она движется против течения X-1.
Расстояние и в ту, и в другую сторону одинаково и равно 255 км.
Занесем скорость и расстояние в таблицу.
Заполняем графу «время». Мы уже знаем, как это делать. При движении по течению T1=255/(X+1), при движении против течения T2=255/(X-1), причем T2 на два часа больше, чем T1.
V
T
S
по течению
X+1
T1=255/(X+1)
255
против течения
X-1
T2=255/(X-1)
255
Условие «T2 на два часа меньше, чем T1» можно записать в виде
T2-2= T1
Составляем уравнение:
255/(X-1) -2 = 255/(X+1)
и решаем его.
255/(X-1) - 255/(X+1) =2
Приводим дроби в левой части к одному знаменателю
(255(X+1) - 255/(X-1)) / (X-1)(X+1) =2
Раскрываем скобки
510 / (X2-1)=2 Делим обе части на 2, чтобы упростить уравнение
255 / (X2-1)=1
Умножаем обе части уравнения на X2-1
X2-1 = 255
X2 = 256.
Вообще-то это уравнение имеет два корня: X1=16 и X2=-16 (оба этих числа при возведении в квадрат дают 256). Но, конечно же, отрицательный ответ не подходит - скорость лодки должна быть положительной. Ответ: 16 км/ч
Вариант 17 (ЕГЭ 2011г.)Теплоход проходит по течению реки до пункта назначения 315 км и после стоянки возвращается в пункт отправления. Найдите скорость течения, если скорость теплохода в неподвижной воде равна 18 км/ч, стоянка длится 4 часа, а в пункт отправления теплоход возвращается через 40 часов после отплытия из него. Ответ дайте в км/ч.
Снова обозначим за X скорость течения. Тогда скорость движения теплохода по течению равна 18+X, скорость его движения против течения равна 18-X. Расстояния — и туда, и обратно — равны 315 км.
Теперь графа «время».
Поскольку T=S/V, время T1 движения теплохода по течению равно 315/(18+X), а время T2, которое теплоход затратил на движение против течения, равно 315/(18-X).
V
T
S
по течению
X+18
315/(18+X)
315
против течения
X-18
315/(18-X)
315
Значит, T1+T2= 36В пункт отправления теплоход вернулся через 40 часов после отплытия из него. Стоянка длилась 4 часа, следовательно, 36 часов теплоход плыл - сначала по течению, затем против.
315/(18+X) + 315/(18-X)=36
Прежде всего разделим обе части уравнения на 9. Оно станет проще!
35/(18+X) + 35/(18-X) = 4
Не будем подробно останавливаться на технике решения уравнения. Всё уже понятно - приводим дроби в левой части к одному знаменателю, умножаем обе части уравнения на 324-X2, получаем квадратное уравнение 4X2=36, X2=9. Поскольку скорость течения положительна, получаем: X=3.
Ответ: 3 км/ч.
Наверное, вы уже заметили, насколько похожи все эти задачи. Текстовые задачи хороши еще и тем, что ответ легко проверить с точки зрения здравого смысла. Ясно, что если вы получили скорость течения, равную 300 километров в час — задача решена неверно.
5. Баржа в 10:00 вышла из пункта А в пункт В, расположенный в 15 км от А. Пробыв в пункте В 1 час 20 минут, баржа отправилась назад и вернулась в пункт А в 16:00. Определите (в км/час) скорость течения реки, если известно, что собственная скорость баржи равна 7 км/ч.
Пусть скорость течения равна X. Тогда по течению баржа плывет со скоростью 7+X, а против течения со скоростью 7-X.
Сколько времени баржа плыла? Ясно, что надо из 16 вычесть 10, а затем вычесть время стоянки. Обратите внимание, что 1 час 20 минут придется перевести в часы: 1 час 20 минут = 1⅓ часа. Получаем, что суммарное время движения баржи (по течению и против) равно 4⅔ часа.
V
T
S
по течению
X+7
T1
15
против течения
X-7
T2
15
T1+T2 = 4⅔
Возникает вопрос — какой из пунктов, А или В, расположен выше по течению? А этого мы никогда не узнаем! Да и какая разница - ведь в уравнение входит сумма T1+T2, равная 15/(7+X) + 15/(7-X).
Итак,
15/(7+X) + 15/(7-X) = 4⅔
Решим это уравнение. Число 4⅔ в правой части представим в виде неправильной дроби: 4⅔=14/3.
Приведем дроби в левой части к общему знаменателю, раскроем скобки и упростим уравнение. Получим:
30*7 = 14/3*(49-X2)
Работать с дробными коэффициентами неудобно! Если мы разделим обе части уравнения на 14 и умножим на 3, оно станет значительно проще: