Math Problem Statement

某商场一楼到二楼有一部自动扶梯匀速上行,甲、乙二人共同乘梯上楼。甲在乘扶梯同时匀速登梯,乙在恰好半程后,也开始匀速登梯,但登梯速度是甲的。甲乙二人分别登了36级、12级到达二楼,问这部扶梯静止时一楼到二楼的级数是多少?

Solution

这个问题可以通过设变量并列出方程来解决。我们假设:

  • 设自动扶梯静止时的总级数为 NN
  • 设甲的登梯速度为 vAv_A(单位:级/秒),乙的登梯速度也是 vAv_A(单位:级/秒)。
  • 设扶梯的上行速度为 vTv_T(单位:级/秒)。
  • 设甲和乙分别到达二楼的总时间为 tAt_AtBt_B(单位:秒)。

甲的情况

甲在整个乘梯过程中,一直以速度 vAv_A 登梯,且扶梯以速度 vTv_T 向上移动。甲在乘梯过程中走了 36 级,则:

tA=36vAt_A = \frac{36}{v_A}

在这个时间内,扶梯移动的距离为 vTtAv_T \cdot t_A,因此甲乘扶梯经过的总级数为:

N=vTtA+36N = v_T \cdot t_A + 36

代入 tA=36vAt_A = \frac{36}{v_A},得:

N=vT36vA+36N = v_T \cdot \frac{36}{v_A} + 36

乙的情况

乙在乘扶梯的前半程不登梯,乘扶梯的后半程才开始登梯,登了 12 级,并且登梯的速度和甲一样。因此,乙到达二楼的时间为:

tB=212vA=24vAt_B = 2 \cdot \frac{12}{v_A} = \frac{24}{v_A}

在这个时间内,扶梯移动的距离为 vTtBv_T \cdot t_B,因此乙乘扶梯经过的总级数为:

N=vTtB+12N = v_T \cdot t_B + 12

代入 tB=24vAt_B = \frac{24}{v_A},得:

N=vT24vA+12N = v_T \cdot \frac{24}{v_A} + 12

联立方程

我们现在有两个关于 NNvTv_T 的方程:

  1. N=vT36vA+36N = v_T \cdot \frac{36}{v_A} + 36
  2. N=vT24vA+12N = v_T \cdot \frac{24}{v_A} + 12

我们可以消去 vTv_T 来求解 NN。将第一个方程减去第二个方程:

(vT36vA+36)(vT24vA+12)=0(v_T \cdot \frac{36}{v_A} + 36) - (v_T \cdot \frac{24}{v_A} + 12) = 0

简化得:

vT12vA+24=0v_T \cdot \frac{12}{v_A} + 24 = 0

解得:

vT=2vAv_T = -2v_A

vT=2vAv_T = -2v_A 代入第一个方程:

N=(2vA)36vA+36N = (-2v_A) \cdot \frac{36}{v_A} + 36

解得:

N=72N = 72

因此,自动扶梯静止时一楼到二楼的总级数为 72 级。

总结

一楼到二楼的级数为 72 级。


有需要进一步解释的部分吗?
接下来是5个相关问题,可以帮助你进一步理解:

  1. 如果甲的速度提高一倍,扶梯的级数是否会改变?
  2. 如果乙从一开始就匀速登梯,会对结果有影响吗?
  3. 假设扶梯速度减慢到甲登梯速度的一半,如何重新计算级数?
  4. 甲和乙的登梯速度不同会如何影响计算?
  5. 如果乙在登了 12 级后停止登梯,会如何影响计算?

小提示:利用已知量建立方程,再通过代入和消元法是解决这类题目的常用方法。

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Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Algebra
Linear Equations
Relative Motion

Formulas

N = v_T * t_A + 36
N = v_T * t_B + 12
v_T = -2v_A

Theorems

System of Linear Equations

Suitable Grade Level

Grades 9-12