工程与应用题 · 方法讲解

工程问题的效率模型

先统一工作量单位,再由效率关系反推。

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01

同一项工程,设1和设36有什么不同?

自拟问题:修同一条路,甲队独做12天完成,乙队独做18天完成。两队各自效率恒定,合作不互相干扰。合作需要多少天?再知道甲比乙每天多修6米,能否求出全长?工作量按修成的路长计,可连续分割。

第1步 / 共5步:整项工程设为1

整框代表整项工程;每格占1/36。甲效率1/12项/天,乙效率1/18项/天。

本题最终结论 · 各步在左侧展开

7.2天

时间不随工作量单位改变

设总量1:1÷(1/12+1/18)=36/5。

设总量36:36÷(3+2)=36/5。

加入每天多修6米后,才能求出真实全长216米。36份本身不表示36米。

02

学习目标与必要前置

从算效率,进到反推未知量

  • 区分工作总量、工作效率和工作时间,写对单位。
  • 解释“设总量为1”和“设公倍数”的作用。
  • 由效率比得到时间的反比,再用时间差求时间。
  • 利用实际效率差反推总量,并处理先单独、后合作的分段过程。

先会这些

分数四则运算、比与份数法、最小公倍数,以及“路长=每天修的长度×天数”。本页中的小数天数表示可连续工作的时间,不把天数强行取整。

S班为本项目教学深度,不代表某地区或机构已核实的官方课纲。题目、推导与演示均为本页自拟。

03

模型成立的原因:相同时间内的工作量可累计

先给三个量同一套单位

工作总量 W 是完成这项任务所需的全部工作量;工作效率 r 是单位时间内完成的工作量;工作时间 t 是实际工作时长。例如 W 用“米”、r 用“米/天”、t 用“天”。在效率恒定的时段内,每天完成相同数量,累积 t 天得到:

W=r×t,r=W÷t,t=W÷r。

求效率须 t>0,求时间须 r>0,工程总量取 W>0。效率为0时不能用 W÷0 求完成时间。两队修同一条路且成果不重复,在共同工作的 t 天内,总工作量为 r甲t+r乙t=(r甲+r乙)t。因此合作时相加的是效率,不是独做所需天数。

归一化:把整项工作当成一个新单位

把整项工程记作1项,称为工作量归一化(normalization)。如果甲独做 a 天、乙独做 b 天,效率分别为1/a项/天、1/b项/天。这里的“1”代表整项工程,不是1米、1台或1吨。

合作时间 T=1÷(1/a+1/b)=ab/(a+b)。

a、b 是同一工程的正的独做时间,时间单位一致;两队同时开始并持续合作。这个式子不能直接处理不同工程,也不能在中途休息、换队后仍从头套用。

设公倍数:让分数效率变成整数

对12天、18天,可把总量设为36份,得到3份/天与2份/天。设为72份也可以,效率变成6份/天与4份/天,72÷10仍是7.2天。公倍数只是计算方便,不必执着于唯一取值。

一般地,把全部工作量数值乘正数 c,效率数值也同乘 c,时间为 cW÷(cr)=W÷r。因此只能一起换总量和效率的单位,不能只把总量乘36而保留旧效率。

S班反推:效率比与效率差各有什么用?

同一总量下,r甲t甲=r乙t乙。若效率比为m∶n(m、n>0),独做时间比就是n∶m;效率高者用时更短。仅知道比,不能确定真实米数。若还知道某个实际数量,就能连接“份”和实际单位。

若甲独做a天、乙独做b天,a<b,且每天多做d个实际单位:
W(1/a−1/b)=d,W=d÷(1/a−1/b)。

d>0,与效率使用同一时间单位。这个式子从“同一天内两队完成量之差”推出,不是经验口诀。如果 a=b,恒定效率应相同;再声称每天有正的效率差,条件就矛盾。

04

两道完整例题:由关系反推,再核查原条件

例题一 · 独做时间+实际效率差

不知道总长,也能求出总长吗?

题目(自拟):甲队独修同一条路12天完成,乙队独修18天完成,甲每天比乙多修6米。各队效率恒定,合作不互相干扰。求路的全长以及两队同时开工的合作时间。

  1. 统一模型:设全长36份,则甲每天3份,乙每天2份。两队每天相差1份。
  2. 换回实际单位:1份对应6米,所以36份对应36×6=216米。这一步使用了实际条件“6米”,不能只由12天、18天得到。
  3. 合作求时间:甲每天216÷12=18米,乙每天216÷18=12米,合计30米/天。216÷30=36/5=7.2天。
  4. 代回检查:18×12=216,12×18=216,18−12=6,30×7.2=216。四个条件同时成立。

答:全长216米,合作需7.2天(即7天又1/5天,按题设可连续工作计时)。

例题二 · 效率比+时间差+分段合作

只给比和相差天数,怎样还原时间?

题目(自拟):同一工程,甲、乙效率之比为3∶2,乙独做比甲多用6天。甲先独做2天,再由两队合作直至完成。各队效率恒定且合作不互相干扰,工程可连续分割。求甲、乙各自独做时间,以及这一安排从开工到完成的总时间。

  1. 由效率比转成时间比:同一总量下,独做时间比为2∶3。乙比甲多1份时间,对应6天。甲独做2×6=12天,乙独做3×6=18天。
  2. 设方便的总量:设工程36份,甲每天3份,乙每天2份。验算3×12=2×18=36。
  3. 分段算剩余:甲先做2天,完成3×2=6份,剩30份。随后合作每天5份,需30÷5=6天。
  4. 算全程并检查:2+6=8天。两段工作量6+(3+2)×6=36份。不能只答最后合作的6天,也不能把总量仍按36份计算合作阶段。

答:甲独做12天,乙独做18天;题中安排共8天。此题没有实际米数等条件,所以不能进一步确定工程的真实长度。

05

迁移练习:先决定设什么,再动手算

练习一 · 换一组独做时间

自拟题:修同一条路,甲独做10天、乙独做15天。各队效率恒定,甲每天比乙多修4米,合作不互相干扰。求全长和合作时间。

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设全长30份,甲每天3份,乙每天2份;相差1份对应4米,因此全长30×4=120米。甲每天12米、乙每天8米,合作每天20米,120÷20=6天。验算12×10=8×15=120,12−8=4。

答:全长120米,合作6天。也可以用实际总量 W:W(1/10−1/15)=4。

练习二 · 较慢者先做,答案可能不是整数

自拟题:同一工程,甲、乙效率比为4∶3,乙独做比甲多用5天。乙先独做4天,之后两队合作。各队效率恒定,合作不互相干扰,工作量可连续分割。求全程时间。

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效率比4∶3,时间比3∶4。1份时间为5天,故甲独做15天、乙独做20天。设工程60份,甲每天4份,乙每天3份。乙先做4天完成12份,剩48份,合作需48÷7=48/7天。全程4+48/7=76/7天,即10又6/7天。

验算:乙先做12份,加合作7×48/7=48份,共60份。答:76/7天。不能把48/7直接取成7天;题设允许连续工作,若另问按整天排班需要多少天,应另解释取整及最后一天的工作时间。

06

容易混淆的四件事

设1不等于猜一个真实总量

1项是整项工程的新单位。没有实际数量条件时,能求时间、效率比或完成比例,不能凭空求米数。

合作不把天数相加或平均

12与18的和是30,平均是15,都不是合作时间。相加的是1/12与1/18这样的每天完成比例。

效率比与时间比方向相反

同一总量下效率3∶2对应时间2∶3。先确认总量相同;做不同长度的路时,时间不一定成反比。

阶段变化就重新算剩余量

先独做,再合作,要把各段工作量相加。学习时先写“本段效率×本段时间”,不要把不同阶段混在同一个分母里。

07

逐章回看

完整文字稿默认可见。点击标题,可定位到视频中的对应讲解。

同一项工程,甲独做十二天,乙独做十八天。总量未知,可以先把整项工程看成一。

也可以设总量为三十六份。换的是工作量单位,工程和完成时间都没有变。

甲每天做三份,乙每天做两份。换成整项工程作单位,就是十二分之一和十八分之一。

若合作不互相干扰,每天完成五份。三十六除以五,合作需要七点二天。

再加一个条件:甲比乙每天多修六米。图中每天三份与两份,相差一份。

所以一份对应六米,整项工程三十六份,一共二百一十六米。

验算:甲每天十八米,乙每天十二米。合作每天三十米,仍需七点二天。

设总量不会凭空得到真实长度。必须有六米这样的实际数量,才能换回米。

使用前检查:同一工程、单位一致、各段效率恒定。人数增加不保证效率按人数成倍增加。

08

学习与图示说明

全部题目为自拟,以工作量=效率×时间及精确分数独立复核。格子代表工作量份数,不代表施工人数或现实布局。各题默认效率恒定、合作成果不重复、无相互干扰;现实工程是否满足这些条件须另行判断。S班为项目教学深度。

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