方程组应用题-工程

📘 二元一次方程组·
⭐⭐⭐
·效率关系、合作问题

🎯 学习目标

  • 理解工程问题中工作总量、工作效率和工作时间三者之间的关系
  • 能根据实际问题设未知数,列出二元一次方程组
  • 掌握合作完成工程类应用题的解题思路与步骤

📚 核心概念

在工程问题中,通常把一项工程的总工作量看作单位“1”。工作效率是指单位时间内完成的工作量,常用公式为:

工作总量=工作效率×工作时间 \text{工作总量} = \text{工作效率} \times \text{工作时间}

如果一个人单独完成全部工程需要 aa 天,那么他的工作效率就是 1a\frac{1}{a}(即每天完成总工程的 1a\frac{1}{a})。当多人合作时,他们的总工作效率等于各自效率之和。例如,甲效率为 1a\frac{1}{a},乙效率为 1b\frac{1}{b},则两人合作一天完成的工作量是 1a+1b\frac{1}{a} + \frac{1}{b}

在二元一次方程组的应用中,我们通常设两个未知数分别表示两个人(或两台机器)单独完成工程所需的时间,再根据题目给出的合作时间或部分工作量建立两个等量关系,从而列出方程组求解。

这类问题的关键在于:① 明确“工作总量为1”;② 正确表达效率;③ 分清是全程合作还是分阶段工作。

📝 关键公式

  • 基本关系式:工作总量 = 工作效率 × 工作时间

    • 示例:某人3天完成全部工程,则效率为 13\frac{1}{3},2天完成的工作量为 13×2=23\frac{1}{3} \times 2 = \frac{2}{3}
  • 合作效率公式:合作效率 = 各人效率之和

    • 示例:甲效率 16\frac{1}{6},乙效率 14\frac{1}{4},合作一天完成 16+14=512\frac{1}{6} + \frac{1}{4} = \frac{5}{12}
  • 设未知数技巧:若设甲单独需 xx 天,则其效率为 1x\frac{1}{x}

    • 示例:设乙单独需 yy 天,则效率为 1y\frac{1}{y},合作 tt 天完成,则 (1x+1y)t=1\left( \frac{1}{x} + \frac{1}{y} \right) t = 1

💡 经典例题

例题1(基础):一项工程,甲单独做需10天完成,乙单独做需15天完成。若两人合作,几天可以完成?

  1. 设合作需 tt 天完成。
  2. 甲效率为 110\frac{1}{10},乙效率为 115\frac{1}{15}
  3. 合作一天完成 110+115=330+230=530=16\frac{1}{10} + \frac{1}{15} = \frac{3}{30} + \frac{2}{30} = \frac{5}{30} = \frac{1}{6}
  4. 所以 16×t=1\frac{1}{6} \times t = 1,解得 t=6t = 6。 答:两人合作6天可完成。

例题2(进阶):一项工程,甲、乙两人合作8天可以完成。若甲先单独做6天,剩下的由乙单独做12天也能完成。问甲、乙单独完成各需多少天?

  1. 设甲单独完成需 xx 天,乙需 yy 天,则甲效率为 1x\frac{1}{x},乙为 1y\frac{1}{y}
  2. 根据“合作8天完成”得:
(1x+1y)×8=1(方程①) \left( \frac{1}{x} + \frac{1}{y} \right) \times 8 = 1 \quad \text{(方程①)}
  1. 根据“甲做6天,乙做12天完成”得:
6x+12y=1(方程②) \frac{6}{x} + \frac{12}{y} = 1 \quad \text{(方程②)}
  1. 化简方程①:8x+8y=1\frac{8}{x} + \frac{8}{y} = 1
  2. 用代入法或加减法解方程组。令 a=1x,b=1ya = \frac{1}{x}, b = \frac{1}{y},则:
{8a+8b=16a+12b=1 \begin{cases} 8a + 8b = 1 \\ 6a + 12b = 1 \end{cases}
  1. 方程①×3 得 24a+24b=324a + 24b = 3,方程②×4 得 24a+48b=424a + 48b = 4,相减得 24b=124b = 1,所以 b=124b = \frac{1}{24},即 y=24y = 24
  2. 代入得 8a+8×124=18a=113=23a=1128a + 8 \times \frac{1}{24} = 1 \Rightarrow 8a = 1 - \frac{1}{3} = \frac{2}{3} \Rightarrow a = \frac{1}{12},即 x=12x = 12。 答:甲单独需12天,乙单独需24天。

⚠️ 易错点

  • 混淆效率与时间:误将“需10天”当作效率10。应记住效率是 1时间\frac{1}{\text{时间}}
  • 忘记工作总量为1:在列方程时未统一总量标准,导致等式错误。始终设总工程量为1。
  • 合作与分段混用错误:如甲先做几天、乙后做几天时,误用合作效率。应分别计算各自完成的工作量再相加。
  • 设未知数不当:直接设效率为未知数虽可行,但初中生更推荐设“单独完成所需天数”,避免分数变量混乱。
  • 解出负数或不合实际的解:如得到天数为负或小于合作时间,说明列式有误,需检查等量关系。