扶梯问题作为行测数量关系中的一种题型,常常让考生感到困惑。不过,只要掌握了正确的方法,扶梯问题并不难解决。今天闪能公考来介绍行测数量关系如何解答扶梯问题。
扶梯问题通常涉及人与扶梯的相对运动,核心在于处理人走动的速度与扶梯运行速度之间的关系。基本模型可以描述为:扶梯以一定的速度运行,人以一定的速度在扶梯上行走,求人从一端到达另一端所需的时间或其他相关参数。
1. 关键概念包括:
(1)人的速度(v₁):人相对于扶梯的行走速度,通常以每秒或每分钟走过的台阶数表示。
(2)扶梯速度(v₂):扶梯自身运行的速度,也以每秒或每分钟经过的台阶数表示。
(3)可见台阶数(N):在某一时刻能看到的扶梯上的台阶总数,这是一个固定值,但会因人和扶梯的运动而被不同方式计算。
(4)时间(t):人从扶梯一端到达另一端所需的时间。
1. 同方向运动
当人与扶梯运动方向相同时,人的实际速度是两者速度之和。公式可表示为:N=(v₁ +v₂)×t。
例如,扶梯向上运行,人也向上行走。假设人每秒走 2 级台阶,扶梯每秒运行 1 级台阶,那么人相对于地面的速度就是每秒 3 级台阶。若扶梯可见台阶数为 30 级,则人到达另一端的时间 t=30÷3=10 秒。
2. 反方向运动
当人与扶梯运动方向相反时,人的实际速度是两者速度之差。公式可表示为:N=(v₁ -v₂)×t(假设人行走速度大于扶梯速度,否则人无法相对于地面前进)。
例如,扶梯向上运行,但人向下行走。假设人每秒走 3 级台阶,扶梯每秒运行 1 级台阶,那么人相对于地面的速度是每秒 2 级台阶(向下)。若扶梯可见台阶数为 30 级,则人到达另一端的时间 t=30÷2=15 秒。
3. 设定变量建立方程
在实际题目中,通常不会直接给出所有参数,需要根据题目信息设定变量并建立方程求解。
例1:自动扶梯以均匀速度运行,甲从扶梯向上走,乙从扶梯向下走。甲走了 60 级到达上端,乙走了 120 级到达下端。如果乙的速度是甲的 2 倍,求扶梯可见部分的台阶数。
设甲的速度为 v₁,扶梯速度为 v₂,则乙的速度为 2v₁。根据同方向和反方向运动公式,可列出方程:
对于甲:N=(v₁ +v₂)×t₁,其中 t₁=60÷v₁。
对于乙:N=(2v₁ -v₂)×t₂,其中 t₂=120÷(2v₁)。
因为两者求的是同一个 N,所以可以解得v₂=0.5v₁,代入求得 N=90 级。
4. 利用相对速度
相对速度是解决扶梯问题的关键。人相对于地面的速度决定了其在单位时间内实际经过的台阶数,而扶梯的运行速度会影响这个相对速度。
例如,在同方向运动时,相对速度是两者相加;在反方向运动时,相对速度是两者相减(如果人走得比扶梯快的话)。通过相对速度乘以时间等于可见台阶数,可以建立方程求解未知量。
5. 多情况分析
有些扶梯问题可能会涉及多种情况,如不同的人以不同的速度走动,或者扶梯在不同时间段以不同速度运行等。需要对每种情况进行分析,分别建立方程,然后综合求解。
例如,题目可能描述甲先以一定速度走了一半时间,然后加速继续行走,同时扶梯速度也发生了变化。这时需要分段计算,分别建立方程,最后综合求解整个过程。
6. 验证结果合理性
得到答案后,要将结果代入原题情境中进行验证,检查是否符合实际情况和题目要求,确保解题过程没有错误。
例如,在上述甲乙的例子中,验证 N=90 级是否合理:
对于甲,速度为 v₁,扶梯速度为 0.5v₁,相对速度为 1.5v₁,走 60 级台阶的时间 t₁=60÷v₁,那么 N=(1.5v₁)×(60÷v₁)=90 级,合理。
对于乙,速度为 2v₁,扶梯速度为 0.5v₁,相对速度为 1.5v₁,走 120 级台阶的时间 t₂=120÷(2v₁)=60÷v₁,那么 N=(1.5v₁)×(60÷v₁)=90 级,验证合理。
扶梯问题虽然涉及相对运动,但通过理解基本模型和公式,明确同方向和反方向运动的相对速度计算方法,设定变量建立方程,并进行多情况分析和结果验证,可以系统地解决这类问题。