Задачи на движение: когда два автомобиля выезжают одновременно

Забыли формулы? Задачи на движение больше не проблема! Разберем популярный сценарий с авто и решим всё влет.

Бесплатная консультация юриста

+7 (800) -02-87-29

Реклама jurik.ru

Задачи на движение — это классический раздел математики, с которым сталкивается каждый школьник при подготовке к экзаменам (ОГЭ и ЕГЭ), а также студент на первых курсах․ Одним из самых популярных и показательных типов таких задач являеться сценарий, когда два автомобиля выезжают одновременно из одного города в другой, причем скорость первого на 20 км/ч больше скорости второго․

В этой статье мы подробно разберем методику решения подобных задач, составим математическую модель и покажем, как правильно работать с дробными значениями времени, которые часто становятся камнем преткновения для учеников․

Суть задачи и алгоритм решения

Прежде чем переходить к конкретным вычислениям, давайте вспомним базовую формулу, на которой строится весь процесс решения:

S = V × t

Где:

  • S — расстояние между городами (путь);
  • V, скорость движения;
  • t, время в пути․

Из этой формулы вытекают два следствия, которые нам понадобятся:

  1. t = S / V (время равно расстоянию, деленному на скорость)
  2. V = S / t (скорость равна расстоянию, деленному на время)

Главный принцип решения текстовых задач — составление уравнения на основе разницы во времени․ Поскольку первый автомобиль едет быстрее, он тратит на весь путь меньше времени․ Разница во времени их прибытия в конечный пункт и есть ключ к составлению уравнения․

Классический пример задачи

Рассмотрим типичную формулировку, которая часто встречается в учебниках алгебры 8 класса и в базах заданий ЕГЭ:

Условие задачи:

Два автомобиля выезжают одновременно из одного города в другой․ Скорость первого на 20 км/ч больше скорости второго, и поэтому первый автомобиль приезжает на место на 2 ч 24 мин раньше второго․ Расстояние между городами равно 420 км․ Найдите скорость каждого автомобиля․

Пошаговое решение

Шаг 1․ Перевод единиц измерения

Самая частая ошибка в таких задачах — сложение часов и минут без перевода в единую систему․ В математике время должно быть выражено в одних единицах․ Поскольку скорость дана в км/ч, время тоже должно быть в часах․

Переведем 2 ч 24 мин в часы:

24 мин = 24 / 60 ч = 2/5 ч = 0,4 ч

Следовательно, 2 ч 24 мин = 2,4 часа․

Пусть x км/ч — скорость второго автомобиля (того, который едет медленнее)․
Тогда скорость первого автомобиля будет (x + 20) км/ч․

Теперь выразим время каждого автомобиля через расстояние и скорость:

  • Время второго автомобиля: 420 / x часов․
  • Время первого автомобиля: 420 / (x + 20) часов․

Шаг 3․ Составление математической модели (уравнения)

По условию задачи первый автомобиль приехал на 2,4 часа раньше․ Это означает, что он находился в пути на 2,4 часа меньше․ Следовательно, если из времени второго автомобиля вычесть время первого, получится 2,4 часа․

Уравнение принимает вид:

420/x ─ 420/(x + 20) = 2,4

Шаг 4․ Решение уравнения

Для решения этого дробно-рационального уравнения необходимо привести дроби к общему знаменателю и избавиться от дробей с помощью основного свойства пропорции․

  1. Умножим обе части уравнения на x(x + 20) (при условии, что x > 0):
  2. 420(x + 20) ─ 420x = 2,4x(x + 20)

  3. Раскроем скобки:
  4. 420x + 8400 ⎻ 420x = 2,4x² + 48x

  5. Упростим левую часть (иксы взаимно уничтожаются):
  6. 8400 = 2,4x² + 48x

  7. Перенесем все в одну сторону, чтобы получить квадратное уравнение, и для удобства разделим обе части на 2,4:
  8. 2,4x² + 48x ─ 8400 = 0

    x² + 20x ─ 3500 = 0

  9. Найдем дискриминант:
  10. D = b² ⎻ 4ac = 20² ─ 4 × 1 × (-3500) = 400 + 14000 = 14400

    √D = 120

  11. Найдем корни уравнения:
  12. x₁ = (-20 + 120) / 2 = 50

    x₂ = (-20 ⎻ 120) / 2 = -70

Шаг 5․ Анализ корней и ответ

Так как скорость не может быть отрицательной величиной, корень x₂ = -70 не подходит по смыслу задачи (это так называемый посторонний корень)․

Остается x = 50 км/ч — это скорость второго автомобиля․

Тогда скорость первого автомобиля равна:

x + 20 = 50 + 20 = 70 км/ч․

Проверка:

  • Время первого авто: 420 / 70 = 6 часов․
  • Время второго авто: 420 / 50 = 8,4 часа․
  • Разница: 8,4 ─ 6 = 2,4 часа (что равно 2 ч 24 мин)․

Задача решена верно!

Разбор похожей задачи (разница в 10 км/ч)

Для закрепления материала рассмотрим еще один популярный вариант задачи из учебников Макарычева и Мордковича, где разница скоростей составляет 10 км/ч, а расстояние равно 560 км․

Условие: Два автомобиля выезжают одновременно из одного города в другой․ Скорость первого на 10 км/ч больше скорости второго, и поэтому первый автомобиль приезжает на место на 1 ч раньше второго․ Расстояние между городами равно 560 км․ Найти скорости автомобилей․

Действуем по отработанному алгоритму:

  1. Пусть x — скорость второго авто, тогда (x + 10) — скорость первого․
  2. Разница во времени равна 1 час: 560/x ⎻ 560/(x + 10) = 1
  3. Умножаем на x(x + 10): 560(x + 10) ⎻ 560x = x(x + 10)
  4. Раскрываем скобки: 5600 = x² + 10x
  5. Переносим и приводим к стандартному виду: x² + 10x ⎻ 5600 = 0
  6. Решаем квадратное уравнение (можно по теореме Виета): корни -80 и 70․
  7. Отбрасываем отрицательный корень․ Скорость второго авто = 70 км/ч․
  8. Скорость первого авто = 70 + 10 = 80 км/ч․

Полезные советы для решения задач на движение

  • Всегда проверяйте единицы измерения․ Если скорость в км/ч, а время в минутах, обязательно переведите минуты в часы (поделите на 60)․
  • Делайте проверку․ Подставьте полученные значения в исходное уравнение или просто посчитайте время каждого объекта, это займет пару минут, но убережет от обидных ошибок․
  • Правильно определяйте разницу; Если кто-то приезжает раньше, значит, его время меньше․ В уравнении из большего времени вычитается меньшее․
  • Не бойтесь больших чисел․ В процессе решения могут появляться громоздкие дискриминанты, но они почти всегда извлекаются из-под корня нацело․

Задачи, где два автомобиля выезжают одновременно из одного города в другой с разной скоростью, отлично тренируют логическое мышление и навык работы с рациональными уравнениями․ Главное — аккуратно составить математическую модель и не спешить при вычислениях․