第27讲列方程解应用问题中的量与等量-初二奥数教材

第二十七讲列方程解应用问题中的量与等量列方程解应用问题时，比较困难的一环常常是同学们不知如何着手去找等量关系．又由于应用问题类型繁多，等量关系千变万化，什么工程问题，行程问题，浓度问题，等等，如果每一种问题都来考查一下找等量关系的规律，这不仅太繁杂，而且罗列也不是真正的概括．那么根据什么原则来找出应用问题中的等量关系、列出方程呢？为此，我们必须先对“量”做个基本的分析和介绍，只有对量有了比较明确的认识，才便于了解“等量”，那么找等量关系也就有了依据．所谓“量”就是表现物体属性的一个侧面．例如拿一根金属棒来说，为了弄清它的性状，就要知道这根金属棒的重量、长度、体积、密度、比重、价格，等等，这些方面都是从一定的侧面来表现物体不同属性的，这就是所谓的量．一般说来，常用的量基本上可以分为两大类．例如，一群羊、一堆蛋等，因为它们具有天然的个别单位，所以处理这种量只要数一数它们的个数1，2，3，…就可以了．这种量我们称它为分离量，分离量的特点是可数的．另一种量，例如一根绳子的长度，一桶水的重量等，长度和重量这种量虽然不具有天然的个别单位可数，但这种量的基本特点是它们可以无限细分，因此我们可以选取人为的单位去度量它们．比如，度量长度，我们可以选用米或厘米作为长度单位；度量重量，我们可以选用千克或克等作为重量单位．取定了度量单位之后，就可以度量这种量的多少了．我们称这种量为连续量，它的一个基本特点是可以度量．在连续量之中，例如长度、面积、体积、重量、时间等等，这些量既可以细分又可以广延，我们称这种量为外延量．连续量中的另一类是由两种外延量之比产生出来的，用以表示“强度”，这种量称为内涵量．例如表示单位面积上承受多少压力的“压强”就是一个内涵量．这是因为它是由两种外延量(压力和面积)之比得来的．如果把内涵量再分类，又可以分为两种，其中一种是由不同种外延量之比产生的量，我们称它为度．例如等等都是度．另外一种内涵量是由两个同种外延量之比得来的，我们称它为率．例如等等都是率．这样，可以把常见的量的分类归纳如下：我们对量有了一定的了解之后，从量的种类入手，找等量关系，就有了可以遵循的基本原则和方法了．第一，因为分离量不能和连续量相等，外延量不能和内涵量相等，度不能和率相等，因此，等量关系只能在同种量中寻找，即分离量=分离量，外延量=外延量，度=度，率=率．第二，因为分离量和外延量是可加的，所以如果要确定分离量或外延量的某种相等关系，便可以利用“全量=部分量之和”(它的推理是“部分量=全量的一部分量”，“部分量之和=部分量之和”，特例是“全量=全量”)的原则．第三，因为度和率是两种外延量之比，如果要确定的是度或率的某种相等关系，只须找到同一个度或率的两种不同表达式，然后用等号连接起来就可以列出方程了．我们把这种思考方法叫作度或率的等比表示法．下面通过几个实例来说明上述原则和方法的运用．例1设A，B两地相距82千米(km)，甲骑自行车由A向B驶去，9分钟(min)后，乙骑自行车由B出发以每小时比甲快2千米的速度向A驶去，两人在距B地40千米处相遇，问甲乙的速度各是多少？分析与解首先我们列出题中的各种已知量和待求的量：(1)A，B两地的距离是82千米；(2)甲乙两人相向而行，甲比乙先行9分钟；(3)每小时乙比甲多走2千米；(4)两人相遇地点距B地40千米；(5)求甲乙的速度．其次，就要设一个适当的未知量，并把它看作“已知量”，根据题中所给的条件，把已知量和未知量联系起来，找等量关系列方程．为此，我们可有不同的思考方法．第一，可以从外延量考虑等量关系．本题中，时间、距离都是外延量．比如，我们考虑时间这个外延量，那么如何找出本题中有关时间的一个等量关系呢？因为甲乙中途相遇，那么自然要问甲由A出发到与乙相遇走了多少时间？乙由B出发到与甲相遇走了多少时间？这两者又有什么关系？联系已知条件，利用全量=部分量之和可知甲由A出发到遇到乙的时间=乙由B出发到遇到甲的时间+9分钟，①又考虑到如果设甲的速度为x千米/小时(km/h)，那么乙的速度为(x＋2)千②的解是x=30千米(方程②的解法留给读者)，所以甲的速度是每小时行30千米，乙的速度是每小时32千米．第二，也可以从内涵量找等量关系．在本题中，速度就是个内涵量，以速度来找等量关系，就是寻找甲的速度和乙的速度之间的关系问题．由已知条件可知，乙每小时比甲多走2千米，即甲的速度=乙的速度-2，③因此，如果设甲与乙相遇时正好走了x小时，那么乙遇甲时走了时．由③式，可知甲的速度的另一种表示法是乙的速度-2，即乙的速度为32(千米/小时)．在以上两种找等量关系的思考方法中，第一种方法，从外延量考虑，利用了“全量=部分量之和”的原则．第二种方法从内涵量考虑，注意到了“度”的等比表示法．例2甲乙两台打麦机，甲机工作效率是乙机的2倍，先用甲机打打完麦子所需时间多11天，问分别用一台机器打完全部麦子各需多少时间？分析与解首先列出题中有关的各种量：(1)甲机工作效率是乙机的2倍；(3)按(2)的打法所需时间比同时用两台机器打完全部麦子多11天的时间；(4)求分别用一台机器打完全部麦子所需的天数．其次，为了找出等量关系列出方程，我们仍像例1那样，从外延量和内涵量这两种不同的量入手来分析思考．第一，从外延量考虑等量关系．本题中的时间就是个外延量，因为外延量是可加的，那么利用前面提到的找等量关系的第二条原则，注意到“全量=部分量之和”或其推论，只要找到同一个时间的两种不同表示法，等量关系也就找出来了．为此，如果我们设x为甲机打完全部麦子所需要的时间(天数)，那么2x就是乙机打完全部麦子所需要的时间(天比同时用两台机器全部打完麦子所需时间多11天”可知，这一关键语给这两个表达式，表示的是同一时间，因此它们相等，这就得到如下方程解这个方程，得到x=15(天)……甲机打完全部麦子的天数，那么2x=30(天)……乙机打完全部麦子的天数．第二，从内涵量考虑等量关系．本题中甲乙两机的工作效率就是个内涵量，如果设x为甲机打完全部麦子所需时间(天数)，则2x为乙机打完全部麦子所需时间(天数)，那么就是甲乙两机每天共同的工作效率．如果再找出甲乙两机每天工作效率的另一种表示法，那么方程也就列出来了．由于全部的工作量设为1，而甲乙两机同时工作打完全部麦子的时间为所以甲乙两机每天共同的工作效率又可写成把甲乙两机每天共同的工作效率用等号连接起来，就得到方程解这个方程，就得到x=15(天)……甲打完全部麦子的时间，2x=30(天)……乙打完全部麦子的时间．例2的分析和例1类似，从外延量考虑等量关系时，注意到时间这个外延量的可加性，并利用了“全量=部分量之和”的原则．从内涵量考虑等量关系时，是利用了工作效率这个内涵量的等比表示法．例3要在含50％酒精的800克(g)酒中，倒入含酒精85％的酒多少克，才能配成含酒精75％的酒？分析与解本题涉及的量有溶液、溶质和浓度，其中溶液、溶质是外延量，浓度是内涵量，这三者之间的关系是因此，在找等量关系时，既可以从外延量(溶液、溶质)来考虑，也可以从内涵量(浓度)来考虑．第一，从外延量来考虑等量关系．由题意可知(1)要求的混合溶液的重量=已知两种溶液重量的和；(2)要求的混合溶液中，溶质的重量=已知的两种溶液中溶质重量的和．所以无论从溶液还是溶质来考虑等量关系，都可以用“全量=部分量之和”的原则来确定等量关系．如果设x为倒入含酒精85％的酒的重量，那么由(1)可知，混合溶液重量=800+x，再由(2)就可列出方程解上述方程，就得到x=2000(克)．第二，从内涵量考虑等量关系．由于本题中浓度是内涵量，因此只须找出混合溶液浓度的两种不同表示式，即可列出方程．现在已知混合溶液的浓度是75％，所以再找出混合溶液浓度的另一种表达式就行了．因为所以，只须找到混合溶液中的溶质和溶液的重量即可．为此，若设x为倒入的含酒精85％的酒的重量，则混合溶液重量=800＋x．因为，甲种酒中含酒精的重量为50％×800，乙种酒中含酒精的重量为85％x，所以由(2)可知：混合溶液中含酒精的重量为50％×800＋85％x．所以，混合溶液浓度的另一种表达式为上式表示式等于75％，于是得到方程解这个方程，得到x=2000(克)．综上，例1、例2、例3表面上看是三类问题，其实是完全类似的．在这三例中所涉及的量有如下对应关系：这样，一般所说的行程问题、工程问题、浓度问题，从上面的分析解法可知是完全类似的．因为工作效率可以看成工作速度，而浓度表示的是强度，在这样的意义下，它们自然可以看成是类似问题，因此，从外延量或内涵量来找等量关系列方程，也就有了统一的方法．其实，广而言之，如果应用题所涉及的量是内涵量，或由它转化而外延量=外延量÷内涵量)，那么，在表示某种强度的意义下，都可看成同类问题．当然各自的物理意义不同，因此，结合各个具体问题，作出具体分析，但是找等量关系列方程的基本思考方法却是共同的．练习二十七1．解下列方程：(4)75%(800+x)=50%×800+85%x；2．两条船分别从河的两岸同时相对开出，它们的速度各自一定，第一次相遇在距河的一岸800米(m)处，然后继续前进，各自到达对岸后立即折回，第二次相遇在距河的另一岸600米处，如果认定船到对岸反向航行时不耽误时间，并且不考虑水流速度，问河宽有多少米？3．甲乙两个小组合作完成一件工作，乙组单独做1天后，由甲乙两组合作了2天就完成了全部工作．问甲乙两组单独完成此项工作，各需多少天？4．已知甲种盐水含盐40％，乙种盐水含盐15％，现在要制成5千克(kg)含盐25％的盐水，试问需要甲乙两种盐水各多少千克？5．植树节这一天，某校学生去植树，如果每人植树6株，只能完成植树40株，求参加植树的人数及原计划植树的株数．