15.甲骑电动摩托车,乙骑自行车从同一公园门口出发沿同一路线匀速游玩.设乙行驶的时间为x(单位:h),甲、乙两人距出发点的路程$s_甲$、$s_乙$关于x的函数图象如图(1)所示,甲、乙两人之间的路程差y(单位:km)关于x(单位:h)的函数图象如图(2)所示.请你解决以下问题:
(1)甲的速度是
(2)分别求出$s_甲$、$s_乙$关于x的函数解析式;
(3)对比图(1)、图(2)可知:a=
(4)乙出发多少小时,甲、乙两人相距10 km?
(1)甲的速度是
30
km/h,乙的速度是12
km/h;(2)分别求出$s_甲$、$s_乙$关于x的函数解析式;
(3)对比图(1)、图(2)可知:a=
12
,b=$\frac{5}{3}$
,c=24
;(4)乙出发多少小时,甲、乙两人相距10 km?
答案
15.(1)30 12
(2)解:设 $s_甲=k_1x+b$,将$(1,0),(3,60)$代入解析式,得 $\begin{cases} k_1+b=0,\\ 3k_1+b=60, \end{cases}$ 解得 $\begin{cases} k_1=30,\\ b=-30. \end{cases}$
$\therefore s_甲=30x-30(1≤ x≤3).$
设 $s_乙=k_2x$,将$(5,60)$代入解析式,得 $5k_2=60.$ 解得 $k_2=12.$ $\therefore s_乙=12x(0≤ x≤5).$
(3)$12$ $\frac{5}{3}$ $24$
(4)解:根据题意,得当甲还没出发时,$12x=10$,解得 $x=\frac{5}{6}.$
当甲出发后,追上乙前,$12x-(30x-30)=10$,解得 $x=\frac{10}{9}.$
当甲追上乙后,还没到终点前,$30x-30-12x=10$,解得 $x=\frac{20}{9}.$
当甲到达终点后,乙还没到终点前,$12x=60-10$,解得 $x=\frac{25}{6}.$
综上所述,乙出发$\frac{5}{6}\ \mathrm{h}$或$\frac{10}{9}\ \mathrm{h}$或$\frac{20}{9}\ \mathrm{h}$或$\frac{25}{6}\ \mathrm{h}$时,甲、乙两人相距 10 km.
(2)解:设 $s_甲=k_1x+b$,将$(1,0),(3,60)$代入解析式,得 $\begin{cases} k_1+b=0,\\ 3k_1+b=60, \end{cases}$ 解得 $\begin{cases} k_1=30,\\ b=-30. \end{cases}$
$\therefore s_甲=30x-30(1≤ x≤3).$
设 $s_乙=k_2x$,将$(5,60)$代入解析式,得 $5k_2=60.$ 解得 $k_2=12.$ $\therefore s_乙=12x(0≤ x≤5).$
(3)$12$ $\frac{5}{3}$ $24$
(4)解:根据题意,得当甲还没出发时,$12x=10$,解得 $x=\frac{5}{6}.$
当甲出发后,追上乙前,$12x-(30x-30)=10$,解得 $x=\frac{10}{9}.$
当甲追上乙后,还没到终点前,$30x-30-12x=10$,解得 $x=\frac{20}{9}.$
当甲到达终点后,乙还没到终点前,$12x=60-10$,解得 $x=\frac{25}{6}.$
综上所述,乙出发$\frac{5}{6}\ \mathrm{h}$或$\frac{10}{9}\ \mathrm{h}$或$\frac{20}{9}\ \mathrm{h}$或$\frac{25}{6}\ \mathrm{h}$时,甲、乙两人相距 10 km.
解析
【分析】
(1)求速度:由路程与时间的关系计算即可,甲行驶60km用时3-1=2h,乙行驶60km用时5h,根据速度=路程÷时间分别计算两人速度。
(2)求函数解析式:$s_甲$的图像是过点$(1,0)$、$(3,60)$的线段,用待定系数法设一次函数解析式代入求解,注意自变量x的取值范围;$s_乙$的图像是过原点和$(5,60)$的线段,设正比例函数解析式代入求解即可。
(3)求a、b、c:a是x=1时两人的路程差,此时甲刚出发路程为0,乙1h行驶的路程就是a;b是两人相遇的时刻,即$s_甲=s_乙$,列方程求解;c是x=3时两人的路程差,此时甲到达终点路程为60,减去乙3h行驶的路程即为c。
(4)求相距10km的时间:分四种情况讨论:①甲未出发时,路程差为乙行驶的路程;②甲出发后追上乙前,路程差为乙的路程减甲的路程;③甲追上乙后到甲到达终点前,路程差为甲的路程减乙的路程;④甲到达终点后到乙到达终点前,路程差为总路程减乙的路程,分别列方程求解,取符合对应范围的解即可。
【解析】
(1) 甲的速度:$60÷(3-1)=30\ \mathrm{km/h}$,乙的速度:$60÷5=12\ \mathrm{km/h}$。
(2) 设 $s_甲=k_1x+b$,将$(1,0),(3,60)$代入解析式,得 $\begin{cases} k_1+b=0,\\ 3k_1+b=60, \end{cases}$ 解得 $\begin{cases} k_1=30,\\ b=-30. \end{cases}$
$\therefore s_甲=30x-30(1≤ x≤3)$。
设 $s_乙=k_2x$,将$(5,60)$代入解析式,得 $5k_2=60$,解得 $k_2=12$。$\therefore s_乙=12x(0≤ x≤5)$。
(3) $a$是$x=1$时乙的路程:$12×1=12$;
$b$是两人相遇时刻,令$30x-30=12x$,解得$x=\frac{5}{3}$;
$c$是$x=3$时两人的路程差:$60-12×3=24$。
(4) 分情况讨论:
① 甲还没出发时,$12x=10$,解得 $x=\frac{5}{6}$,符合$0≤ x<1$;
② 甲出发后,追上乙前,$12x-(30x-30)=10$,解得 $x=\frac{10}{9}$,符合$1≤ x<\frac{5}{3}$;
③ 甲追上乙后,还没到终点前,$30x-30-12x=10$,解得 $x=\frac{20}{9}$,符合$\frac{5}{3}<x<3$;
④ 甲到达终点后,乙还没到终点前,$60-12x=10$,解得 $x=\frac{25}{6}$,符合$3≤ x≤5$。
综上所述,乙出发$\frac{5}{6}\ \mathrm{h}$或$\frac{10}{9}\ \mathrm{h}$或$\frac{20}{9}\ \mathrm{h}$或$\frac{25}{6}\ \mathrm{h}$时,甲、乙两人相距10 km。
【答案】
(1) $30$;$12$
(2) $s_甲=30x-30(1≤ x≤3)$,$s_乙=12x(0≤ x≤5)$
(3) $12$;$\frac{5}{3}$;$24$
(4) $\frac{5}{6}\ \mathrm{h}$或$\frac{10}{9}\ \mathrm{h}$或$\frac{20}{9}\ \mathrm{h}$或$\frac{25}{6}\ \mathrm{h}$
【知识点】
一次函数的应用;待定系数法求解析式;分类讨论思想
【点评】
本题结合函数图像考查行程问题,需要准确理解图像中拐点、交点的实际意义,解题时要根据运动过程分段讨论,避免漏解,能够有效锻炼图像分析能力和逻辑思维能力。
【难度系数】
0.6
(1)求速度:由路程与时间的关系计算即可,甲行驶60km用时3-1=2h,乙行驶60km用时5h,根据速度=路程÷时间分别计算两人速度。
(2)求函数解析式:$s_甲$的图像是过点$(1,0)$、$(3,60)$的线段,用待定系数法设一次函数解析式代入求解,注意自变量x的取值范围;$s_乙$的图像是过原点和$(5,60)$的线段,设正比例函数解析式代入求解即可。
(3)求a、b、c:a是x=1时两人的路程差,此时甲刚出发路程为0,乙1h行驶的路程就是a;b是两人相遇的时刻,即$s_甲=s_乙$,列方程求解;c是x=3时两人的路程差,此时甲到达终点路程为60,减去乙3h行驶的路程即为c。
(4)求相距10km的时间:分四种情况讨论:①甲未出发时,路程差为乙行驶的路程;②甲出发后追上乙前,路程差为乙的路程减甲的路程;③甲追上乙后到甲到达终点前,路程差为甲的路程减乙的路程;④甲到达终点后到乙到达终点前,路程差为总路程减乙的路程,分别列方程求解,取符合对应范围的解即可。
【解析】
(1) 甲的速度:$60÷(3-1)=30\ \mathrm{km/h}$,乙的速度:$60÷5=12\ \mathrm{km/h}$。
(2) 设 $s_甲=k_1x+b$,将$(1,0),(3,60)$代入解析式,得 $\begin{cases} k_1+b=0,\\ 3k_1+b=60, \end{cases}$ 解得 $\begin{cases} k_1=30,\\ b=-30. \end{cases}$
$\therefore s_甲=30x-30(1≤ x≤3)$。
设 $s_乙=k_2x$,将$(5,60)$代入解析式,得 $5k_2=60$,解得 $k_2=12$。$\therefore s_乙=12x(0≤ x≤5)$。
(3) $a$是$x=1$时乙的路程:$12×1=12$;
$b$是两人相遇时刻,令$30x-30=12x$,解得$x=\frac{5}{3}$;
$c$是$x=3$时两人的路程差:$60-12×3=24$。
(4) 分情况讨论:
① 甲还没出发时,$12x=10$,解得 $x=\frac{5}{6}$,符合$0≤ x<1$;
② 甲出发后,追上乙前,$12x-(30x-30)=10$,解得 $x=\frac{10}{9}$,符合$1≤ x<\frac{5}{3}$;
③ 甲追上乙后,还没到终点前,$30x-30-12x=10$,解得 $x=\frac{20}{9}$,符合$\frac{5}{3}<x<3$;
④ 甲到达终点后,乙还没到终点前,$60-12x=10$,解得 $x=\frac{25}{6}$,符合$3≤ x≤5$。
综上所述,乙出发$\frac{5}{6}\ \mathrm{h}$或$\frac{10}{9}\ \mathrm{h}$或$\frac{20}{9}\ \mathrm{h}$或$\frac{25}{6}\ \mathrm{h}$时,甲、乙两人相距10 km。
【答案】
(1) $30$;$12$
(2) $s_甲=30x-30(1≤ x≤3)$,$s_乙=12x(0≤ x≤5)$
(3) $12$;$\frac{5}{3}$;$24$
(4) $\frac{5}{6}\ \mathrm{h}$或$\frac{10}{9}\ \mathrm{h}$或$\frac{20}{9}\ \mathrm{h}$或$\frac{25}{6}\ \mathrm{h}$
【知识点】
一次函数的应用;待定系数法求解析式;分类讨论思想
【点评】
本题结合函数图像考查行程问题,需要准确理解图像中拐点、交点的实际意义,解题时要根据运动过程分段讨论,避免漏解,能够有效锻炼图像分析能力和逻辑思维能力。
【难度系数】
0.6
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