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第十三章 经典模型专题 ​

考情:本章模型都是「有母公式的应用题」,变式多但套路固定:识别关键词 → 代母公式 → 解一个方程或三行计算。国考省考都爱考牛吃草与盈亏的变式。

13.1 植树问题 ​

四个基本型

型别条件棵数
两端都栽开放线段棵数 = 段数 + 1
只栽一端半开棵数 = 段数
两端都不栽闭合外无点棵数 = 段数 − 1
封闭曲线(圆/方框)环形棵数 = 段数

母公式

变形:求总长 = 段数 × 间距;求间距 = 总长 ÷ 段数。

例 13-1 植树基础 ​

【例题】一条路长 120 米,每隔 6 米栽一棵树(两端都栽),共栽多少棵?若改成封闭花坛周长 120 米、每隔 6 米栽一棵,多少棵?

【解析】

两端都栽: 棵;封闭: 棵。

答案:直线 21 棵;封闭 20 棵。

【点睛】先算段数,再看两端;封闭图形 = 棵数 = 段数。爬楼问题同构:楼层数 = 楼梯段数 + 1。


13.2 盈亏问题 ​

核心:把同一批物品按两种方案分配,比较「盈」(多出)与「亏」(不足)。

母公式

两次分配分子
一盈一亏盈 + 亏
两次都盈大盈 − 小盈
两次都亏大亏 − 小亏

例 13-2 盈亏基础 ​

【例题】一批苹果分给小朋友,每人分 3 个多 12 个;每人分 5 个少 8 个。多少个小朋友?多少个苹果?

【解析】

答案:10 人,42 个苹果。

【点睛】一盈一亏分子相加;两次都盈才相减。方程法同样快:设人数 x,。


13.3 牛吃草问题(行程/工程同构) ​

情境:草匀速生长,牛(抽水机、售票口、入口)匀速消耗。

核心量

  • 设 1 头牛 1 天吃 1 份草;
  • 原有草量 M,每天新长 r 份;
  • N 头牛吃 T 天:

标准方程(两组数据)

解题三步

  1. 设 1 牛 1 天 1 份,把两组条件写成 ;
  2. 解出 r(日增量)与 M(原有量);
  3. 代入所问:天数 ,或牛数 。

例 13-3 牛吃草基础 ​

【例题】牧场上草匀速生长,10 头牛可吃 20 天,15 头牛可吃 10 天。25 头牛可吃几天?

【解析】

答案:5 天。

【点睛】验算 一致。
变式同构:抽水机抽水、排队售票窗口、资源消耗与补给——全部代成「原有 + 新长 − 消耗」。


13.4 鸡兔同笼 ​

母公式(设全是鸡)

一般化:设全部为 A 类,则

另一路(设全是兔)

例 13-4 鸡兔同笼基础 ​

【例题】鸡兔同笼,头共 35,脚共 94。鸡兔各几只?

【解析】

答案:鸡 23 只,兔 12 只。

【点睛】也可设全是兔:,得的是鸡数 23,再 得兔数。注意:设全是兔时应用 头数(不是 头数);差值除以脚差 2,得到的是「被错当成兔的鸡」的只数,即鸡数不是兔数。
考试变式:运输货「大车/小车运货」、买票「成人/儿童票价」、抽奖「中奖/未中奖」,都是鸡兔同笼。


13.5 统筹问题(优化与构造) ​

常见三类

  1. 时间统筹:打水、过河、检修——优先安排耗时短的在前(升序),总等待时间最短。
  2. 运费/成本统筹:比较各方案总成本,或用枚举极端(最大运力、最便宜组合)。
  3. 行程/调度统筹:用表格列时间轴,找关键路径与并行。

打水模型(经典)
n 人打水,第 i 人用时 ,按时长从小到大排队 。

口径必须先写清(两种都考,勿混用)

  • 总等待时间(不含自己打水时间):每人只算「等前面人打完」的时间
  • 总占用时间(含自己打水时间):每人算「排队等到自己打完」

两种口径下,按时长升序排队都最优;且 。

例 13-5 打水排队 ​

【例题】甲、乙、丙、丁四人打水,分别需 3、4、5、6 分钟(不能同时用一个水龙头)。如何排队使四人总等待时间最短?(此处「总等待时间」指各人等前面人打完的时间之和,不含自己打水时间)最短总等待时间多少?

【解析】按 3、4、5、6 升序排序。

答案:按 3→4→5→6 打水,总等待时间(不含自己打水)最短为 22 分钟·人。

若改问「每人从开始排队到自己打完的总占用时间之和(含自己打水)」,则

或 。

【点睛】排序原则「短作业优先」。先看清题干等待口径含不含自己:不含自己用 ,含自己用 ,算式与答案必须同一口径。若两个水龙头,则交替分配到总时间近似最小(贪心:当前最闲的龙头接下一个最短作业)。

13.6 易错警示 ​

  1. 鸡兔同笼「设全是兔」:应用 头数估脚,不是 头数; 得到的是鸡数,不是兔数。
  2. 打水/排队「总等待时间」口径:题干若未写明,必须自己先定「含不含自己打水时间」,公式、算式、答案三者口径一致;22(不含自己)与 40(含自己)不能混说。
  3. 牛吃草答案非整数:若解出 不是整数却写「恰好」,先回头检查两组数据是否自洽,或改题干使解为整数。
  4. 植树封闭图形:圆、方框周长上种树,棵数 = 段数,不要再 +1。
  5. 盈亏分子:一盈一亏相加;两次都盈或都亏相减,别用反。
  6. 统筹排序方向:短作业优先是升序(耗时短的在前),不是长的在前。

13.7 自测练习 ​

  1. 圆形湖周长 1500 米,每隔 5 米一棵柳树,共几棵?
  2. 铅笔奖给学生,每人 5 支少 14 支;每人 3 支少 2 支。学生几人?铅笔几支?
  3. 一片草地,8 头牛吃 15 天,12 头牛吃 9 天。按此生长速度,多少头牛恰好吃 6 天?
  4. 全班 40 人租船,大船坐 6 人、小船坐 4 人,恰好坐满且无空位,有几种租法?
  5. 三台机器检修分别要 2、5、8 小时(单人单机),如何安排使三人总等待时间(各人等前面人修完的时间之和,不含自己检修时间)最短?最短是多少?

参考答案

  1. 封闭: 300 棵。
  2. 人,铅笔 16 支。
  3. ,。6 天需 17 头(整数解,与「恰好」一致)。
  4. ,x=0,2,4,6…y≥0:x=0,y=10;x=2,y=7;x=4,y=4;x=6,y=1。共 4 种。
  5. 短作业优先:2→5→8。总等待(不含自己) 9 小时;
    (若改问含自己的总占用时间,则 小时。)

持续学习,持续积累。