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代数 · 第 13 章

速度、路程与时间

赛跑、追及、相遇:用“路程 = 速度 × 时间”,读懂路程–时间图,避开平均速度的陷阱。

你需要先会
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13.10%

速度、路程与时间

在本节中,你将能够 用“路程 = 速度 × 时间”求出三个量中的任意一个,并求出平均速度和相遇时间。

Sohil 和 Sejal 的家相距 12 英里。他们在同一时刻出发,相向而跑。Sohil 每小时跑 2 英里,Sejal 每小时跑 4 英里。他们会在哪里相遇?

本章的每一道题都只用一条规则:路程 = 速度 × 时间。三个量中知道任意两个,就能求出第三个。

跑道下面的图表示位置随时间的变化。线越陡,说明跑得越快。两条线相交时,两个人在同一时刻到达同一地点:他们相遇了!

注意:看清单位。速度的单位是“英里每小时”时,算出的时间单位是小时。乘以 60 就得到分钟。

动手探索先玩,再学公式

Sohil 从 0 英里 处出发,速度 2 mph:6 小时 走了 12 英里;Sejal 从 12 英里 处出发,速度 4 mph:3 小时 走了 12 英里。Sohil 和 Sejal 在 t = 2 小时 时于 4 英里 处相遇

时钟0 小时
Sohil 的速度2 mph
Sejal 的速度4 mph
036912SohilSejal
00.751.52.253036912时间(小时)位置(英里)
t = 0 小时

路程=速度×时间\text{路程} = \text{速度} \times \text{时间}:图上的线越陡,说明速度越快。

t = 0 小时: Sohil 在 0 英里 处, Sejal 在 12 英里 处

认识概念

定理 13.1.1 · 路程、速度与时间

路程=速度×时间\text{路程} = \text{速度} \times \text{时间}

也可以写成

速度=路程时间时间=路程速度\text{速度} = \frac{\text{路程}}{\text{时间}} \qquad \text{时间} = \frac{\text{路程}}{\text{速度}}

定理 13.1.2 · 平均速度

平均速度=总路程总时间\text{平均速度} = \frac{\text{总路程}}{\text{总时间}}

注 13.1.4

很多时候,我们需要用路程、速度和时间列出方程来解题。给未知量设一个字母,为每个行进者写出 路程=速度×时间\text{路程} = \text{速度} \times \text{时间},再根据题目告诉你的条件(时间相同、路程相同、距离缩短为零……)把这些方程联系起来。

看例题先预测,再揭晓

例 13.1

Joe 要去 40 英里外的办公室。如果他以每小时 60 英里的速度开车,他要多少分钟才能到达公司?

  1. 1

    我们知道哪些信息?

例 13.2

Omega Learn

Sohil 以每小时 8 英里的速度沿一条 2 英里长的小路跑过去,再沿同一条路跑回来。返程时他累了,所以返程每跑完 1 英里,他的速度就立刻减少每小时 1 英里。他整个行程的平均速度是多少?

以 8 mph 走 2 英里,然后以 8 mph 走 1 英里,然后以 7 mph 走 1 英里:29/56 小时共走了 4 英里,平均速度 224/29 mph(不是速度的平均数 23/3)

你的猜测8 mph
路程(每段路一样长)2 英里1 英里1 英里时间(每段用了多久)1/4 小时1/8 小时1/7 小时时钟:0 / 29/56 小时
  • 去程:2 英里,速度 8 mph
  • 返程第 1 英里:1 英里,速度 8 mph
  • 返程第 2 英里:1 英里,速度 7 mph
平均速度 = ?先猜一猜!

平均速度=总路程总时间\text{平均速度} = \frac{\text{总路程}}{\text{总时间}}

你的猜测:8 mph。各段分别用时 1/4 和 1/8 和 1/7 小时。

  1. 1

    去程用了多少小时?

    先预测一下:
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例 13.3

AMC 8

连续四天,Linda 每天都行进 1 小时,每天的速度都使她走 1 英里所用的分钟数是整数。从第二天起,她每天的速度都比前一天慢,使走 1 英里所用的分钟数比前一天多 5 分钟。这四天里,她每天行进的路程也都是整数英里。这四次行程的总英里数是多少?

  1. 1

    Linda 行进 6060 分钟。如果走 1 英里要 mm 分钟,她能走多少英里?

    先预测一下:
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例 13.4

AMC 8

一辆公交车从一站开到下一站要 2 分钟,并在每一站停 1 分钟让乘客上车。Zia 从一个车站走到下一个车站要 5 分钟。Zia 每走到一个车站时,如果公交车在前一站,或者已经离开了前一站,她就在这里等车;否则她就继续朝下一站走。假设公交车和 Zia 同时出发,朝图书馆方向前进,公交车落后 Zia 3 站。多少分钟后 Zia 能坐上公交车?

  1. 1

    把 Zia 出发的车站记为第 00 站,那么公交车从第 −3-3 站出发。公交车每过一站要花 2+1=32 + 1 = 3 分钟。公交车在第几分钟到达第 11 站?

    先预测一下:
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例 13.5

AIME

点 AA、BB、CC 按这个顺序位于一条笔直的小路上,从 AA 到 CC 的距离是 18001800 米。Ina 的速度是 Eve 的 2 倍,Paul 的速度是 Ina 的 2 倍。三个人同时开始跑:Ina 从 AA 出发跑向 CC,Paul 从 BB 出发跑向 CC,Eve 从 CC 出发跑向 AA。Paul 遇到 Eve 时,立刻掉头跑向 AA。Paul 和 Ina 同时到达 BB。求从 AA 到 BB 有多少米。

  1. 1

    设 Eve 的速度是 vv。Paul 的速度是 Eve 的几倍?

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自己做

习题 13.2.4

Omega Learn Math Contest

Jeff 要开车去 250 英里外的 Orlando,匀速每小时 50 英里。他需要恰好在 5 小时后到达。开了 100 英里后,他休息了 30 分钟。之后他以一个新的匀速继续开车,这个速度能让他按原定时间到达。休息后他的车速比休息前快了每小时多少英里?

习题 13.2.8(补充题)

Joe 以每小时 30 英里的速度开了 60 英里,又以每小时 45 英里的速度开了 15 英里。求他的汽车的平均速度。

习题 13.2.9(补充题)

MATHCOUNTS

Jones 在追一辆在他前面 800 米的汽车。他骑的马速度是 50 km/h。如果 Jones 用 4 分钟追上了汽车,那么汽车的速度是多少 km/h?

竞赛角真实竞赛题

习题 13.2.1

AMC 8

Qiang 以每小时 30 英里的平均速度开了 15 英里。他还要以每小时 55 英里的速度再开多少英里,才能使整个行程的平均速度达到每小时 50 英里?

习题 13.2.3

AMC 8

Bella 从家里出发,步行前往朋友 Ella 的家。与此同时,Ella 骑自行车前往 Bella 的家。两人都保持匀速,Ella 骑车的速度是 Bella 步行速度的 5 倍。两家相距 2 英里,也就是 10,560 英尺,Bella 每一步走 2122\frac{1}{2} 英尺。Bella 遇到 Ella 时一共走了多少步?

习题 13.2.5

AMC 8

在交通高峰期,Jeremy 的爸爸开车送他上学要 20 分钟。有一天路上不堵车,爸爸的车速可以快每小时 18 英里,12 分钟就把他送到了学校。学校有多少英里远?

习题 13.2.6

AMC 8

George 步行 1 英里去上学。他每天在同一时间离开家,以每小时 3 英里的匀速步行,正好在上课铃响时到校。今天他被好天气分了心,前 12\frac{1}{2} 英里只以每小时 2 英里的速度走。George 必须以每小时多少英里的速度跑完最后 12\frac{1}{2} 英里,今天才能正好在上课铃响时到校?

习题 13.2.10(补充题)

AMC 8

放学后,Maya 和 Naomi 去 6 英里外的海边。Maya 决定骑自行车,Naomi 则坐公交车。下图表示她们的行程,显示了时间和行进的路程。Naomi 和 Maya 的平均速度相差每小时多少英里?

过关检测(第 13.1 节)

3 题中答对 2 题即可掌握本节。每题只有一次机会,没有提示。
1

一位骑车人以每小时 12 英里的速度骑了 2 小时 30 分钟。她骑了多少英里?

2

你以每小时 30 英里的速度开车走了 60 英里,然后以每小时 60 英里的速度沿原路开 60 英里回来。整个行程的平均速度是每小时多少英里?

3

Jones 在追一辆在他前面 800 米的汽车。他骑的马速度是 50 km/h。如果 Jones 用 4 分钟追上了汽车,那么汽车的速度是多少 km/h?

13.2

练习题

在本节中,你将能够 避开平均速度的陷阱,并为自动扶梯、轮船和长途追赶等问题列出方程。

你以 60 km/h 的速度开车去海边,再以 30 km/h 的速度开车回家。你的平均速度是 45 km/h 吗?几乎每个人都说“是”。几乎每个人都错了!

平均速度是总路程 ÷ 总时间。你以慢速行驶的时间更长,所以慢速的“分量”更重。

这些题更难一些。给每个行进者的未知量设一个字母,为每个人写出“路程 = 速度 × 时间”,再把这些方程联系起来。每道题都有三条提示,卡住了就看看吧。

想在一页上看到本章的所有题目?打开习题集。

动手探索先玩,再学公式

以 60 km/h 走 60 千米,然后以 30 km/h 走 60 千米:3 小时共走了 120 千米,平均速度 40 km/h(不是速度的平均数 45)

你的猜测45 km/h
去程速度60 km/h
返程速度30 km/h
路程(每段路一样长)60 千米60 千米时间(每段用了多久)1 小时2 小时时钟:0 / 3 小时
  • 去程:60 千米,速度 60 km/h
  • 返程:60 千米,速度 30 km/h
平均速度 = ?先猜一猜!

平均速度=总路程总时间\text{平均速度} = \frac{\text{总路程}}{\text{总时间}}

你的猜测:45 km/h。各段分别用时 1 和 2 小时。

竞赛角真实竞赛题

习题 13.2.2

AMC 10

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 4 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 2 英里。到达瞭望塔后,她立刻掉头,以每小时 3 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?

习题 13.2.7

AIME

Al 沿着一部向上运行的自动扶梯往下走到底部,他数了 150 级台阶。他的朋友 Bob 沿着这部扶梯往上走到顶部,数了 75 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。)

习题 13.2.11(补充题)

AMC 10

David 从家开车去机场赶飞机。第一个小时他开了 35 英里,但他意识到,如果一直保持这个速度,他会迟到 1 小时。于是在剩下的路程中,他把速度提高了每小时 15 英里,结果提前 30 分钟到达。机场离他家有多少英里?

习题 13.2.12(补充题)

EMCC

Jacob 和 Alexander 在机场沿着自动扶梯往上走。Jacob 的速度是 Alexander 的 2 倍,Alexander 走了 18 级台阶到达顶部,而 Jacob 走了 27 级台阶到达顶部。在任意时刻,这部向上运行的扶梯有多少级台阶是可见的?

习题 13.2.13(补充题)

AMC 10

Emily 看到一艘船沿着河的一段笔直河道匀速行驶。她沿着与河岸平行的方向匀速步行,速度比船快。她从船尾走到船头,数了 210 个相等的步子。再朝相反方向走,她从船头走到船尾,数了 42 个同样大小的步子。以 Emily 的步长为单位,这艘船有多长?

习题 13.2.14(补充题)

AIME

Butch 和 Sundance 要逃离 Dodge。为了尽快赶路,他们轮流步行和骑他们唯一的一匹马 Sparky,方法如下:一开始 Butch 步行,Sundance 骑马。沿途每隔 1 英里正好有一根拴马桩。Sundance 骑到第一根拴马桩时,把 Sparky 拴在桩上,然后开始步行。Butch 走到 Sparky 那里时,骑上马一直骑到超过 Sundance,然后把 Sparky 留在下一根拴马桩上,再继续步行,他们就这样一直进行下去。Sparky、Butch 和 Sundance 的步行速度分别是每小时 6、4 和 2.5 英里。Butch 和 Sundance 第一次在某根里程桩处相遇时,他们离 Dodge nn 英里,并且已经走了 tt 分钟。求 n+tn + t。