將下列問題表示成方程組,並求解
(i) 麗圖在順流中航行20公里需要2小時,在逆流中航行4公里需要2小時。求她在靜水中划船的速度和水流的速度。
(ii) 2個婦女和5個男人一起完成一件刺繡作品需要4天,而3個婦女和6個男人一起完成需要3天。求1個婦女單獨完成這件作品所需的時間,以及1個男人單獨完成所需的時間。
(iii) 魯希回家路程300公里,部分路程乘火車,部分路程乘公共汽車。如果她乘火車行駛60公里,其餘路程乘公共汽車,則需要4小時。如果她乘火車行駛100公里,其餘路程乘公共汽車,則需要多花10分鐘。分別求火車的速度和公共汽車的速度。
待辦事項
我們需要將給定的問題表示成方程組,並求解。
解答
(i) 設水流速度為$x\ km/hr$,她在靜水中划船的速度為$y\ km/hr$。
逆流速度 $=y−x\ km/hr$
順流速度 $=y+x\ km/hr$
$時間=\frac{距離}{速度}$
麗圖在順流中航行20公里需要2小時。
所需時間 $=\frac{20}{y+x}$
$2=\frac{20}{y+x}$
$2(y+x)=20$
$y+x=10$.....(i)
麗圖在逆流中航行4公里需要2小時。
所需時間 $=\frac{4}{y-x}$
$2=\frac{4}{y-x}$
$2(y-x)=4$
$y-x=2$.....(ii)
將方程(i)和(ii)相加,得到:
$y+x+y-x=10+2$
$2y=12$
$y=\frac{12}{2}$
$y=6\ km/hr$
這意味著:
$6-x=2$
$x=6-2$
$x=4\ km/hr$
因此:
她在靜水中划船的速度為6公里/小時,水流速度為4公里/小時。
(ii) 設一個男人單獨完成一件刺繡作品需要$x$天。
這意味著:
一個男人一天完成的工作量 $=\frac{1}{x}$。
設一個婦女單獨完成刺繡作品需要$y$天。
這意味著:
一個婦女一天完成的工作量 $=\frac{1}{y}$。
在第一種情況下,2個婦女和5個男人一起完成一件刺繡作品需要4天。
5個男人一天完成的工作量 $=5\times\frac{1}{x}=\frac{5}{x}$。
2個婦女一天完成的工作量 $=2\times\frac{1}{y}=\frac{2}{y}$。
根據題意:
$4(\frac{5}{x}+\frac{2}{y})=1$
$\frac{20}{x}+\frac{8}{y}=1$....(i)
在第二種情況下,6個男人和3個婦女完成這件作品需要3天。
6個男人一天完成的工作量 $=6\times\frac{1}{x}=\frac{6}{x}$。
3個婦女一天完成的工作量 $=3\times\frac{1}{y}=\frac{3}{y}$。
根據題意:
$3(\frac{6}{x}+\frac{3}{y})=1$
$\frac{18}{x}+\frac{9}{y}=1$....(ii)
將方程(i)乘以9,方程(ii)乘以8,得到:
$9(\frac{20}{x}+\frac{8}{y})=9(1)$
$\frac{180}{x}+\frac{72}{y}=9$.....(iii)
$8(\frac{18}{x}+\frac{9}{y})=8(1)$
$\frac{144}{x}+\frac{72}{y}=8$.....(iv)
用(iii)減去(iv),得到:
$\frac{180}{x}+\frac{72}{y}-(\frac{144}{x}+\frac{72}{y})=9-8$
$\frac{180-144}{x}=1$
$x=36$
將$x=36$代入(i),得到:
$\frac{20}{36}+\frac{8}{y}=1$
$\frac{8}{y}=1-\frac{5}{9}$
$\frac{8}{y}=\frac{9-5}{9}$
$\frac{8}{y}=\frac{4}{9}$
$y=\frac{8\times9}{4}$
$y=18$
因此,一個男人單獨完成需要36天,一個婦女單獨完成需要18天。
(iii) 回家總路程 $=300\ km$。
設火車的速度為$x$ km/hr,公共汽車的速度為$y$ km/hr。
我們知道:
時間 $=$ 距離 $\div$ 速度
在第一種情況下,如果她乘火車行駛60公里,其餘路程乘公共汽車,則需要4小時。
所需時間 $=\frac{60}{x}+\frac{300-60}{y}$
$\Rightarrow \frac{60}{x}+\frac{240}{y}=4$.....(i)
在第二種情況下,如果她乘火車行駛100公里,其餘路程乘公共汽車,則需要多花10分鐘。
所需時間 $=\frac{100}{x}+\frac{300-100}{y}$
$\Rightarrow \frac{100}{x}+\frac{200}{y}=4+\frac{10}{60}$
$\Rightarrow \frac{100}{x}+\frac{200}{y}=4+\frac{1}{6}$
$\Rightarrow \frac{100}{x}+\frac{200}{y}=\frac{4\times6+1}{6}$
$\Rightarrow \frac{100}{x}+\frac{200}{y}=\frac{25}{6}$......(ii)
將方程(i)乘以5,方程(ii)乘以3,得到:
$5(\frac{60}{x}+\frac{240}{y})=5(4)$
$\frac{300}{x}+\frac{1200}{y}=20$....(iii)
$3(\frac{100}{x}+\frac{200}{y})=3(\frac{25}{6})$
$\frac{300}{x}+\frac{600}{y}=\frac{25}{2}$.....(iv)
用(iii)減去(iv),得到:
$\frac{300}{x}+\frac{1200}{y}-\frac{300}{x}-\frac{600}{y}=20-\frac{25}{2}$
$\frac{1200-600}{y}=\frac{20(2)-25}{2}$
$\frac{600}{y}=\frac{15}{2}$
$y=\frac{600\times2}{15}$
$y=40\times2=80$
將$y=80$代入方程(i),得到:
$\frac{60}{x}+\frac{240}{80}=4$
$\frac{60}{x}+3=4$
$\frac{60}{x}=4-3=1$
$x=60(1)$
$x=60$
因此,火車的速度是$60\ km/hr$,公共汽車的速度是$80\ km/hr$。
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