方法1 - 图1

1. 明确过程与符号

  • 学校 A,公园 B,SAB=54S_{AB} = 54 km

  • 校车速度 vc=45 v_c = 45 km/h,步行速度 vw=5 v_w = 5 km/h

  • 乙班先乘车,甲班先步行

  • 车到 C 点放下乙班(乙步行至 B),此时甲班走到 DD^{'};
    然后车返回在 D 点接甲班(甲在 D 点乘车至 B),车在返回过程中甲班继续从DD^{'}往B点步行,甲班和返回的车相遇在D点;

  • 两班同时到达 B

设:

  • t1 t_1 = 车从 A 到 C 的时间(乙乘车时间)

  • t2 t_2 = 车从 C 返回遇到D 点甲班的时间

  • t3 t_3 = 车从 D 到 B 的时间(甲最后一段乘车时间)


2. 第一阶段

第一阶段(0 ~ t1 t_1

  • SAC=45t1 S_{AC} = 45 t_1

  • 甲班步行距离 SAD=5t1 S_{AD^{'}} = 5 t_1 (D’ 是 t1 t_1 时刻甲的位置)


3. 第二阶段

第二阶段(返回相遇,时长 t2 t_2

t1 t_1 时刻:

  • 车在 C,甲在 D’,相距 SCD=SACSAD=45t15t1=40t1 S_{CD^{'}} = S_{AC} - S_{AD^{'}} = 45 t_1 - 5 t_1 = 40 t_1 km

  • 车返回,甲继续向前,相对速度 45+5=50 45 + 5 = 50 km/h

  • 相遇时间 t2=SCD50=40t150=0.8t1 t_2 = \frac{S_{CD^{'}}}{50}= \frac{40 t_1}{50} = 0.8 t_1

相遇点 D 的位置:

  • 甲从 A 到 D 的总时间 = t1+t2=t1+0.8t1=1.8t1 t_1 + t_2 = t_1 + 0.8 t_1 = 1.8 t_1

  • SAD=5×1.8t1=9t1S_{AD} = 5 \times 1.8 t_1 = 9 t_1 km


4. 第三阶段

第三阶段(最后一段,时长 t3 t_3

甲班:
SDB=SABSAD=549t1 S_{DB} = S_{AB} - S_{AD} = 54 - 9 t_1 km
甲乘车 DB 时间:t3=549t145 t_3 = \frac{54 - 9 t_1}{45}

乙班:
SCB=SABSAC=5445t1S_{CB} = S_{AB} - S_{AC} = 54 - 45 t_1 km
乙步行 CB 时间:t3=5445t15 t_{3'} = \frac{54 - 45 t_1}{5}

5. 求总时间

甲班总时间 = 乙班总时间

甲班总时间 = t1+t2+t3 t_1 + t_2 + t_3
乙班总时间 = t1+t3 t_1 + t_{3'}

所以:

t1+t2+t3=t1+t3 t_1 + t_2 + t_3 = t_1 + t_{3'}

t2+t3=t3t_2 + t_3 = t_{3'}

代入 t2=0.8t1 t_2 = 0.8 t_1 t3=549t145 t_3 = \frac{54 - 9 t_1}{45} t3=5445t15 t_{3'} = \frac{54 - 45 t_1}{5}

0.8t1+549t145=5445t150.8 t_1 + \frac{54 - 9 t_1}{45} = \frac{54 - 45 t_1}{5}

两边乘 45:
36t1+549t1=9(5445t1)36 t_1 + 54 - 9 t_1 = 9 (54 - 45 t_1)
27t1+54=486405t127 t_1 + 54 = 486 - 405 t_1
27t1+405t1=4865427 t_1 + 405 t_1 = 486 - 54
432t1=432432 t_1 = 432
t1=1 t_1 = 1 \ \text{小时}

t2=0.8×1=0.8t_2 = 0.8 \times 1=0.8

t3=549t145=549×145=4545=1 t_3 = \frac{54 - 9 t_1}{45} = \frac{54- 9 \times 1}{45} = \frac{45}{45} = 1


6. 重新计算总时间

甲班总时间检查:
SAD=9t1=9S_{AD} = 9 t_1 = 9 km,步行时间 = 9 / 5 = 1.8 小时(即 t1+t2=1+0.8=1.8 t_1 + t_2 = 1 + 0.8 = 1.8 小时,一致)
SDB=549=45S_{DB} = 54 - 9 = 45 km,乘车时间 = 45 / 45 = 1 小时
甲总时间 = 1.8 + 1 = 2.8 小时,一致。

乙班总时间 = t1+t3 t_1 + t_{3'}
AC = 45×1 = 45 km,CB = 54 - 45 = 9 km
t3=95=1.8 t_{3'} = \frac{9}{5} = 1.8 小时
总时间 = 1+1.8=2.8 1 + 1.8 = 2.8 小时


最终答案

两个班的学生用最短的时间同时到达公园需要 2.8 小时