数量关系
数学模型
牛吃草问题

牛吃草问题

一、题目特征:一边匀速生长,一边匀速消耗

假设草生长速度恒定,不同数量的牛吃光同一片草所需时间不同,求牛吃光草所需时间或求一定时间内吃光草所需牛数。

二、牛吃草相关公式

  1. 牛头数 ×\times 天数 = 原有草量 + 每天草量 ×\times 天数

  2. 原有草量 = (牛头数草的生长速度)×天数(\text{牛头数} - \text{草的生长速度}) \times \text{天数}

原有草量=牛头数×天数草的生长速度×天数=(牛头数草的生长速度)×天数\text{原有草量} = \text{牛头数} \times \text{天数} - \text{草的生长速度} \times \text{天数} = (\text{牛头数} - \text{草的生长速度}) \times \text{天数}

  1. 草生长速度 = (牛数 1×吃草 t1牛数 2×吃草 t2)/(吃草 t1吃草 t2)(\text{牛数 1} \times \text{吃草 t1} - \text{牛数 2} \times \text{吃草 t2}) / (\text{吃草 t1} - \text{吃草 t2})

草的生长速度=牛数 1×吃草时间 1牛数 2×吃草时间 2吃草时间 1吃草时间 2\text{草的生长速度} = \frac{\text{牛数 1} \times \text{吃草时间 1} - \text{牛数 2} \times \text{吃草时间 2}}{\text{吃草时间 1} - \text{吃草时间 2}} (要将草场面积统一

  1. 吃的天数 = 原有草量 ÷ (牛头数草的生长速度)(\text{牛头数} - \text{草的生长速度})

  2. 牛头数 = 原有草量 ÷ 吃的天数 + 草的生长速度

类推应用

(一)公式

  1. 总量初始值 = (消耗量 - 生长速度) × 时间

  2. 生长速度 = (消耗量 1 × t1t_1 - 消耗量 2 × t2t_2) / (t1t2t_1 - t_2)

生长速度=消耗量 1×消耗时间 1消耗量 2×消耗时间 2消耗时间 1消耗时间 2\text{生长速度} = \frac{\text{消耗量 1} \times \text{消耗时间 1} - \text{消耗量 2} \times \text{消耗时间 2}}{\text{消耗时间 1} - \text{消耗时间 2}}

  1. 消耗时间 = 总量初始值 ÷ (消耗量 - 生长速度)

  2. 消耗量 = (总量初始值 ÷ 消耗时间) + 生长速度

消耗量=总量初始值消耗时间+生长速度\text{消耗量} = \frac{\text{总量初始值}}{\text{消耗时间}} + \text{生长速度}

(二)相关题型

  • 总量初始值 对应 原有草量
  • 总量消耗速度 对应 牛数
  • 总量消耗时间 对应 吃草时间
  • 总量变化速度 对应 草变化速度

例题讲解

例1 某河段中的沉积河沙可供80人连续开采6个月或60人 连续开采10个月。如果要保证该河段河沙不被开采枯竭,问最多可供多少人 进行连续不间断的开采?(假定该河段河沙沉积的速度相对稳定)

  • A.25
  • C.30
  • B.35
  • D.40

解析:牛吃草,方法 1:公式法。
(1) 设原有河沙量 yy,每月沉积河沙量 xx,80 人连续开采 6 个月,60 人连续开采 10 个月, {y=(80x)×6y=(60x)×10{x=30y=300\begin{cases} y = (80 - x) \times 6 \\ y = (60 - x) \times 10 \end{cases} \quad \Rightarrow \quad \begin{cases} x = 30 \\ y = 300 \end{cases}

(2) 不枯竭,则每月开采量 = 每月沉积量,故最多供 30 人连续开采。B

例2 有一个水池,池底不断有泉水涌出,且每小时涌出的水 量相同。现要把水池里的水抽干,若用5台抽水机40小时可以抽完,若用10 台抽水机15小时可以抽完。现在用14台抽水机,多少小时可以把水抽完?

  • A. 10小时
  • B. 9小时
  • C. 8小时
  • D. 7小时

解析:设水池水量 yy,每小时漏出水量 xx

{y=(5x)×40y=(10x)×15x=2,y=120\begin{cases} y = (5 - x) \times 40 \\ y = (10 - x) \times 15 \end{cases} \quad x = 2, \quad y = 120

设 14 台抽水时间 tt,则: 120=(142)×t120 = (14 - 2) \times t 解得 t=10t = 10A

例3 某演唱会检票前若干分钟就有观众开始排队等候入场, 而每分钟来的观众人数一样多.从开始检票到等候队伍消失,若同时开4个入 场口需50分钟,若同时开6个入场口则需30分钟.问如果同时开7个入场口 需几分钟?

  • A.18 分钟
  • C.22 分钟
  • B.20 分钟
  • D.25 分钟

解析:D。两种方法,列方程和牛吃草公式。

方法 1:列方程 {y=(4x)×50y=(6x)×30x=1,y=150\begin{cases} y = (4 - x) \times 50 \\ y = (6 - x) \times 30 \end{cases} \quad x = 1, \quad y = 150 开 7 个入口,需要 ( 150 = (7 - 1) \times t ),解得 ( t = 25 )。

方法 2:公式法 每分钟增加的买票人数: =(4×506×30)(5030)=1 人= \frac{(4 \times 50 - 6 \times 30)}{(50 - 30)} = 1 \text{ 人} 因此: 150=(71)×t,解得t=25150 = (7 - 1) \times t,解得 t = 25