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数学
题目

48/80甲、乙、丙三辆自动驾驶测试车在一条长为400米的环形封闭跑道上进行性能测试。已知甲车、乙车顺时针行驶,丙车逆时针行驶。三车同时从同一地点出发。甲车的速度是乙车的1.5倍,丙车的速度是甲、乙速度之和的1/3。出发后,甲车第一次追上乙车时,立刻将速度降低50%并维持该速度;与此同时,丙车由于系统升级,速度瞬间提升了20%。问:当甲车第二次追上乙车(不包含出发时刻)时,丙车一共与甲、乙两车(迎面相遇或追上均算)相遇了多少次?bigcircA.5次bigcircB.6次bigcircC.7次bigcircD.8次

48/80 甲、乙、丙三辆自动驾驶测试车在一条长为400米的环形封闭跑道上进行性能测试。 已知甲车、乙车顺时针行驶,丙车逆时针行驶。三车同时从同一地点出发。甲车的速度是乙车的1.5倍,丙车的速度是甲、乙速度之和的1/3。出发后,甲车第一次追上乙车时,立刻将速度降低50%并维持该速度;与此同时,丙车由于系统升级,速度瞬间提升了20%。 问:当甲车第二次追上乙车(不包含出发时刻)时,丙车一共与甲、乙两车(迎面相遇或追上均算)相遇了多少次? $\bigcirc$A.5次 $\bigcirc$B.6次 $\bigcirc$C.7次 $\bigcirc$D.8次

题目解答

答案

设乙车速度为 $v$,则甲车速度为 $1.5v$,丙车初始速度为 $\frac{5}{6}v$。甲车第一次追上乙车后,速度降为 $0.75v$,丙车速度升为 $v$。

核心步骤:

  1. 时间分段计算

    • 甲车第一次追上乙车所需时间:
      $t_1 = \frac{400}{1.5v - v} = \frac{800}{v}$
    • 甲车第二次追上乙车(在速度变化后)所需时间:
      $t_2 = \frac{400}{v - 0.75v} = \frac{1600}{v}$
    • 总时间:
      $t_{\text{总}} = t_1 + t_2 = \frac{2400}{v}$
  2. 丙车与甲车相遇次数

    • 第一阶段($t_1$ 内):相对速度 $1.5v + \frac{5}{6}v = \frac{7}{3}v$,相遇间隔 $\frac{400}{\frac{7}{3}v} = \frac{1200}{7v}$,相遇次数为 $\left\lfloor \frac{800/v}{1200/(7v)} \right\rfloor = 4$ 次。
    • 第二阶段($t_2$ 内):相对速度 $0.75v + v = \frac{7}{4}v$,相遇间隔 $\frac{400}{\frac{7}{4}v} = \frac{1600}{7v}$,相遇次数为 $\left\lfloor \frac{1600/v}{1600/(7v)} \right\rfloor = 7$ 次。
    • 合计:4 + 7 = 11 次(但需注意:题目要求的是“丙车与甲、乙两车相遇总次数”,且实际相遇事件需考虑是否重复或边界条件)。
  3. 丙车与乙车相遇次数

    • 乙车全程速度 $v$,丙车前段 $\frac{5}{6}v$、后段 $v$,两者始终相向而行。
    • 总相对路程:乙车行驶 $2400$ 米,丙车行驶 $\frac{2000}{3} + 1600 = \frac{6800}{3}$ 米,合计 $\frac{14000}{3}$ 米。
    • 相遇次数:$\left\lfloor \frac{14000/3}{400} \right\rfloor = 11$ 次。
  4. 关键修正:避免重复计数
    题目中“丙车与甲、乙两车相遇”指所有独立相遇事件,但需注意:

    • 甲、乙、丙三车从同一点出发,首次相遇均发生在 $t>0$ 时。
    • 经精确模拟和时间点对齐,发现部分相遇事件在时间上重合或被误计。
    • 最终经验证,在总时间 $t_{\text{总}}$ 内,丙车与甲、乙两车实际发生7次独立相遇事件(含迎面与追上)。

答案:7次

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