比例与应用 · 方法讲解

比例设数法

统一份数,保留共同尺度;只求比值时,让尺度自行消去。

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01

两个比,怎样共用同一个“1份”?

具体问题:甲、乙、丙是正数,甲∶乙=2∶3,乙∶丙=4∶5。求 (甲+丙)∶(乙+丙)。两个条件中的乙是同一个量,两个“1份”却可能不同。

分步演示 · 与例题一相同

第1步 / 共5步:先保留两组单位

甲∶乙
2∶3
乙∶丙
4∶5

不能直接拼成2∶3∶5:两处乙的份数3与4还没对齐。

到第3步可看共同缩放。线段长度随 k 同步变化;每小段表示 k 个数量单位。正数模型允许任何 k>0,这里只抽查三个值。

本题演示结论

23∶27

“份数”是方便的代表,实际量仍含 k。

两个乙都统一为12份,三量写成8k、12k、15k。分子与分母同乘 k,目标比值不变。

例如 k=1 为8、12、15;k=2 为16、24、30。两组实际数都满足条件,并给出同一个目标比。

02

学习准备与目标

本页要解决的三件事

  • 通过共同量对齐比例,不把不同单位的份数直接拼接。
  • 证明设甲=ak、乙=bk等形式保留全部正数解。
  • 判断目标是否受共同缩放影响,直接求比值,或由实际量条件求 k。

必要前置

比的基本性质、分数四则运算、乘法分配律、等式两边同乘非零数。字母 k 表示同一个公共尺度,不是给每个量各设一个任意数。

S班是本项目的教学深度安排,不代表已核实的官方分班或六上课纲。例题与练习均为自拟教学题。

03

为什么可以设数?先证明没有漏掉真实情况

一个比,等价于一个公共尺度

本页所有原始量都是正数。若 A∶B=a∶b,其中 a、b>0,则 A/B=a/b。令 k=B/b>0,就有 B=bk、A=ak。反过来,任意 k>0 都使 (ak)/(bk)=a/b。这两个方向说明:设 A=ak、B=bk,既没有漏解,也没有加入不满足比例的正数解。

A∶B=a∶b ⇔ A=ak,B=bk(k>0)

多个比,先让公共量使用同一单位

若 A∶B=a∶b,B∶C=c∶d,a、b、c、d均为正数,那么第一组整体乘 c,第二组整体乘 b,得到 A∶B=ac∶bc、B∶C=bc∶bd,于是:

A∶B∶C=ac∶bc∶bd

乘积法总能统一公共量;份数是整数时,可用公倍数简化,不必执着于最小公倍数。本题是8∶12∶15。对任意满足原条件的正数,令 k=B/12,则 A=(2/3)B=8k、C=(5/4)B=15k;反向代回两个比也成立。

为什么“设成8、12、15”有时能直接算?

实际量未必是8、12、15,但这是一组合法代表。若目标在三量同乘任意正数后都不变,它只由比例决定,选 k=1 算代表值便与真实结果相同。保留 k 再约去,是更清楚的合法性证明:

(A+C)/(B+C) = (8k+15k)/(12k+15k) = 23/27

这里“设而不求”指不必求 k 就可求目标量。它是本方法的一种目标策略;不能把所有消元、方程技巧都统称为比例设数法。

04

完整例题:从对齐到直接求目标

例题一 · 统一中间量

已知甲∶乙=2∶3,乙∶丙=4∶5,求 (甲+丙)∶(乙+丙)

甲、乙、丙均为同单位正数。

  1. 对齐乙:2∶3同时乘4,得8∶12;4∶5同时乘3,得12∶15。
  2. 设共同尺度:甲=8k、乙=12k、丙=15k,k>0。因为 k=乙/12,这种写法覆盖全部合法情况。
  3. 代入目标:(甲+丙)∶(乙+丙)=(8k+15k)∶(12k+15k)=23k∶27k。
  4. 约去非零公因子:答案是 23∶27。

独立核对:选 k=2,甲16、乙24、丙30;原比16∶24=2∶3、24∶30=4∶5;目标46∶54=23∶27。检查一个代表值能发现算错;合法性仍来自前面的公共尺度证明。

例题二 · S班结构变式:比例中含有和

正数 A、B、C 满足 A∶B=3∶4,(B+C)∶(A+C)=7∶6,求 (A+B)∶(B+C)

  1. 先保留已知比例:设 A=3k、B=4k,k>0;暂不把 C 任意设成一个整数。
  2. 用第二个比确定 C 的份数:(4k+C)/(3k+C)=7/6。两分母为正,交叉相乘合法,得6(4k+C)=7(3k+C)。
  3. 展开并比较:24k+6C=21k+7C,所以 C=3k。至此三量统一为3k、4k、3k。
  4. 直接求目标:(A+B)/(B+C)=7k/7k=1,所求比为 1∶1。

回代核查:(B+C)/(A+C)=7k/6k=7/6,满足第二条件;任意 k>0 都成立。这里只求出了 C/k=3,没有求实际 C,也无需确定 k。

解题中心仍是“比例确定份数,再约掉尺度”。交叉相乘只是把含和的比例转成份数关系,不能省略分母非零和原条件回代。

05

迁移练习:先找共同量,再看目标

下面两题中的所有量均为同单位正数。先尝试写出公共尺度,再展开解析。

练习一 · 目标含双倍量

甲∶乙=3∶5,乙∶丙=10∶7。求 (2甲+丙)∶(乙+丙)。

展开完整解析

把第一组整体乘2,得甲∶乙=6∶10。于是甲∶乙∶丙=6∶10∶7,设为6k、10k、7k(k>0)。

目标=(2×6k+7k)∶(10k+7k)=19k∶17k=19∶17。

核查:6/10=3/5,10/7保持原条件。2甲表示甲的两倍,只在分子将甲的份数乘2,不能把整个三量比都乘2后忘了原目标。

练习二 · 从含和的比求差比

A∶B=5∶6,(B+C)∶(A+C)=9∶8。求 (B−C)∶(A+C)。

展开完整解析

设 A=5k、B=6k,k>0。由 (6k+C)/(5k+C)=9/8,得8(6k+C)=9(5k+C),即48k+8C=45k+9C,所以 C=3k。

所求=(6k−3k)∶(5k+3k)=3k∶8k=3∶8。因为 C=3k<6k=B,差为正,符合比的正数模型。

回代:(6k+3k)/(5k+3k)=9/8,原条件成立。三量实际大小仍可共同缩放,结果不受 k 影响。

06

边界:哪些东西会阻止“随便设”?

反例一:固定差锁定尺度

另一道题:甲∶乙=2∶3,乙比甲多6,求甲和乙的实际数量。设甲=2k、乙=3k仍然合法;但3k−2k=6,所以 k=6,甲=12,乙=18。直接说“甲2、乙3”不满足差6,只能当作份数代表,不能当实际答案。

反例二:比例条件不保证所有目标都不变

只知 A∶B=2∶3,目标 (A+1)/(B+1) 是否确定?这里的1是与 A、B 同单位的固定数量。取 A=2、B=3,目标为3/4;取 A=4、B=6,目标为5/7。两个结果不同,所以原比例条件不足以确定该目标。不能把固定的1也偷偷变成 k。

更一般地,先把目标写成含 k 的式子。若 k 无法约尽,就检查其他条件能否确定 k;若不能,答案通常不唯一。即使没有额外固定数,求 A+B 这种实际总量也仍含 k。

反例三:三量之间未必已连通

若只给 A∶B=2∶3,完全没有 C 的关系,就不能凭空写成 A∶B∶C=2∶3∶5。可以设 A=2k、B=3k,但 C 仍是独立未知量。先检查每个目标相关量是否都已通过条件联系起来。

07

易错与回顾

每次“设数”都要回答的理由
容易出错检查依据
两个比直接拼接公共量份数先对齐,比例单位才能统一。
各量各乘一个任意尺度统一后的各量共享同一个 k。
份数就是实际数量实际量=份数×k;实际总量或差值可能决定 k。
任意目标都能选 k=1须证明共同缩放不改变目标,或在代入后约去 k。
求出比例就不查原条件回代所有比例及实际量条件;检查正数、单位、分母与整数性。

五步自检:条件是否充分 → 共同量是否对齐 → 设数是否等价 → 目标能否消去 k → 结果是否满足全部原条件。求目标比值时,“不求实际数”是推导后的结果。

08

逐章回看

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甲乙之比二比三,乙丙之比四比五。能直接写成二、三、五吗?

不能。前一个比把乙看成三份,后一个比把乙看成四份,单位不同。

把前一组每份分成四小份,后一组每份分成三小份。

两个乙都变成十二份,甲、乙、丙统一为八、十二、十五份。

这里的八、十二、十五是份数。实际数应写成八k、十二k、十五k,k大于零。

把三条线段同时放大,各比值不变。因此设数保留了全部比例条件。

现在求甲加丙与乙加丙的比。分子合成二十三份,分母合成二十七份。

上下都有同一个非零的k,约去后就是二十三比二十七,不必求实际数量。

换一道题:甲乙之比二比三,乙比甲多六。这时能任意设成二和三吗?

不能。两条线段相差一份,这一份必须等于六,固定差锁定了尺度。

所以,先统一份数,再检查缩放是否保留条件。

若只求比值,共同尺度会消去,就可以设而不求;求实际量时仍要确定尺度。

09

学习与图示说明

线段只表达份数与共同尺度,不表达人物、容器或具体测量。对齐前的两组单位分别定义;对齐后才共用同一份。视频固定差反例为独立题目,与8∶12∶15主例分开。

数学依据:比的基本性质与等式变形;正文给出双向推导,例题练习为本页自拟,计算已用精确分数独立核对。A/S是本项目教学深度,不代表官方课纲。

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