题目
甲、乙两地间的直线公路长为千米,一辆轿车与一辆货车分别沿该公路从甲、乙两地以各自的速度匀速相向而行,货车比轿车早出发1小时,途中轿车出了故障,停下维修,货车仍继续行驶,1小时后轿车故障被排除,此时接到通知,轿车立刻掉头按原速返回甲地(接到通知及掉头时间不计),最后两车同时到达甲地,已知两车距各自出发地的距离y(千米)与轿车所用的时间x(小时)的关系如图所示,请结合图象解答下列问题:
(1)货车的速度是____________千米/小时;轿车的速度是_________千米/小时,t的值为___________;
(2)求轿车距其出发地的距离y(千米)与所用时间x(小时)之间的函数关系式并写出自变量x的取值范围;
(3)请直接写出货车出发多长时间两车相距90千米.
解析:
01(1)虽然第1小题多半是送分题,但正是借助这种简单易得的结果,通读一遍题目条件及图象,找到所需信息,这一步是后面解题的关键。
首先解决的问题是,图中有两条函数图象,折线和线段,哪一条是轿车?哪一条是货车呢?
在图中,点D的纵坐标为,那么它所在的直线与y轴交于点(0,50),结合题目中“货车比轿车先出发1小时”,
很显然是货车,毕竟最终只有它是一直离开出发地直至终点。
在坐标系中,原点的意义是当时间为0时,即货车与轿车均未出发时,这很明显看出两辆车的出发地,题目条件中也有说明,即轿车从甲地、货车从乙地,因此当t=0时,轿车距离出发地(甲地)距离为0,货车距离出发地(乙地)50千米。
于是第一个结果也就出来了,货车的速度为50千米/小时。
顺藤摸瓜,轿车从出发到返回,时间和货车从距离乙地50千米至到达甲地相同,我们可以先求出这个时间,即÷50=7小时,轿车也是这个时间,但要减掉排除故障的1小时,因此轿车总共用时6小时,它的总路程是×2=千米,所以轿车的速度是÷6=80千米/小时。
最后一个结果是t,即轿车到达A处的时间,÷80=3小时,即t=3;
02(2)有了点A坐标(3,),可以求得OA这一段的函数解析式,为y=80x,其中0≤x≤3,然后是AB这一段的函数解析式,这是一段常函数,即y=,其中3x4,最后是BC这一段,点B坐标为(4,),点C坐标为(7,0),因此可得y=-80x+,其中4≤x≤7;03(3)何时两车相距90千米,是本题的理解难点。我们首先从整个运动过程来分析,作为方法一:
在轿车出发4小时前,由于两车是相向而行,因此相距90千米有两种情况,即相遇前距离90千米和相遇后距离90千米。
相遇前:数量关系是轿车路程+货车路程+90千米=千米,列方程为80x+50(x+1)+90=,解得x=2,请注意这里的x是轿车出发后的时间,而货车比它早出发1小时,因此应回答货车出发3小时后;
相遇后:数量关系是轿车路程+货车路程-90千米=千米,列方程为80x+50(x+1)-90=,解得x=44/13,这超出了我们规定的范围即轿车出发4小时前,因此这个答案不符合。
那么在轿车出发4小时后,轿车返回甲地,货车也在向甲地前进,二者成为同向而行,由于结果是它们同时到达甲地,所以判断这期间是轿车追赶货车直到追上,得到轿车只可能在货车后面90千米处。而通过计算,我们大致可以描述这样的一幅场景,轿车向乙地前进,货车向甲地前进,然后它们相遇,此时为轿车出发40/13小时,然后第4小时轿车发生故障,再进行修理1小时,修理完毕返回追赶货车,直到一起到达甲地。
在轿车发生故障时,它们分别行驶了千米和千米,这说明此时它们距离为40千米,之后轿车原地未动(在修理),货车依旧行驶,刚好过1小时,货车又前进了50千米,轿车修好,它们的距离刚好是40+50=90千米,因此轿车出发第4小时即货车出发第5小时。
所以有两个答案,货车出发3小时或5小时后两车相距90千米;
当然上述分析过程较为复杂,需要一定理解能力,能否借助一次函数图象来让问题解决得更简单呢?下面是方法二:
我们可以求出货车所在直线的函数解析式,为y=50x+50,但请注意,这里的x是指货车距离乙地的距离,在意义上与轿车那三段函数并不一致,因此需要修改它的函数关系,不妨令y为货车距离甲地的距离,那么当轿车出发时,它距离甲地应为千米,最终和轿车同时抵达,所以图象应如下图所示:
此时货车的函数解析式为y=-50x+,既然两车相距90千米,我们从图中可以发现,可能会存在两处,3小时前和4小时后,即故障前和排除故障后,正好吻合前面的过程。
所以我们可列两个方程,分别是-50x+-(80x)=90和-80x+-(-50x+)=90,分别解得x=2和x=4,因此对应的货车时间分别是3小时和5小时.
解题反思此题严格来讲并不是难题,但最后一问的理解却不太容易,因为轿车去而复返,导致整个运动过程复杂不少,而在同一个坐标系中用函数关系来描述,也遇到困难,即距各自出发地距离作为因变量,对于我们经常使用距离同一地方的距离,平添了不少麻烦,因此如果采用函数图象来解决问题,还需要注意变量的实际意义,否则会出现解答错误。
在上题中,只有都距离一个地方作为因变量,才能用点坐标相减作为它们之间的距离,否则一个距甲地,一个距乙地,南辕北辙。
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