题目
某中学高一年级的学生到人民路天桥下的十字路口,对-|||-十字路口的红绿灯的开设时间及车流量进行调查,经过学生-|||-的分组观察,得到一组数据,并把得到的数据平均,则观察结-|||-果是:东西方向绿灯即南北方向红灯的时间为49秒,南北方-|||-向绿灯即东西方向红灯的时间为39秒,所以红绿灯变换一个-|||-周期的时间为88秒.在红绿灯变换的一个周期内,相应的车-|||-流量:东西方向平均为30辆,南北方向平均为24辆.这组数-|||-据说明了什么问题?红绿灯的时间设置是否合理?

题目解答
答案

解析
步骤 1:建立模型
根据题目描述,我们建立一个数学模型来分析红绿灯时间设置的合理性。假设东西方向绿灯时间(南北方向红灯时间)为t秒,那么东西方向红灯时间(南北方向绿灯时间)为 (88-t) 秒。一个周期内车辆在此路口的滞留总时间为y秒。根据假设可知一个周期内车辆在此路口滞留的总时间y分成两部分,一部分是南北方向车辆在此路口滞留的时间y1,另一部分是东西方向车辆在此路口滞留的时间y2。
步骤 2:计算滞留时间
在一个周期内,从南北方向到达路口的车辆数为24,该周期内南北方向亮红灯的概率是 $\dfrac {t}{88}$ ,需停车等待的车辆数是 $\dfrac {24t}{88}$ 。这些车辆等待的最短时间为0秒,最长时间为t秒。由假设"车流量均匀"可知,它们的平均等待时间是 $\dfrac {t}{2}$ 秒。由此可知,南北方向车辆在此路口滞留的时间 ${y}_{1}=\dfrac {24t}{88}\times \dfrac {t}{2}=\dfrac {24}{2\times 88}\times {t}^{2}$ (秒)。同理可得,东西方向车辆在此路口滞留的时间 ${y}_{2}=\dfrac {30}{2\times 88}\times {(88-t)}^{2}$ (秒)。所以 $y={y}_{1}+{y}_{2}=\dfrac {24}{2\times 88}\times {t}^{2}+\dfrac {30}{2\times 88}\times {(88-t)}^{2}$ 。
步骤 3:求解模型
函数 $y=\dfrac {24}{2\times 88}\times {t}^{2}+\dfrac {30}{2\times 88}\times {(88-t)}^{2}$ 是关于t的二次函数,所以当 t= $\dfrac {30\times 88}{24+30}$ 时,y值最小。代入数据,得 $t=\dfrac {30\times 88}{54}\approx 48.8889$ 。
步骤 4:检验结果
当 $t=\dfrac {30\times 88}{54}\approx 48.8889$ 时,${y}_{min}\approx 587$。由此可知,计算所得的结果和实际观测到的数据是比较接近的,这也说明此路口红灯与绿灯设置的时间比较合理。
根据题目描述,我们建立一个数学模型来分析红绿灯时间设置的合理性。假设东西方向绿灯时间(南北方向红灯时间)为t秒,那么东西方向红灯时间(南北方向绿灯时间)为 (88-t) 秒。一个周期内车辆在此路口的滞留总时间为y秒。根据假设可知一个周期内车辆在此路口滞留的总时间y分成两部分,一部分是南北方向车辆在此路口滞留的时间y1,另一部分是东西方向车辆在此路口滞留的时间y2。
步骤 2:计算滞留时间
在一个周期内,从南北方向到达路口的车辆数为24,该周期内南北方向亮红灯的概率是 $\dfrac {t}{88}$ ,需停车等待的车辆数是 $\dfrac {24t}{88}$ 。这些车辆等待的最短时间为0秒,最长时间为t秒。由假设"车流量均匀"可知,它们的平均等待时间是 $\dfrac {t}{2}$ 秒。由此可知,南北方向车辆在此路口滞留的时间 ${y}_{1}=\dfrac {24t}{88}\times \dfrac {t}{2}=\dfrac {24}{2\times 88}\times {t}^{2}$ (秒)。同理可得,东西方向车辆在此路口滞留的时间 ${y}_{2}=\dfrac {30}{2\times 88}\times {(88-t)}^{2}$ (秒)。所以 $y={y}_{1}+{y}_{2}=\dfrac {24}{2\times 88}\times {t}^{2}+\dfrac {30}{2\times 88}\times {(88-t)}^{2}$ 。
步骤 3:求解模型
函数 $y=\dfrac {24}{2\times 88}\times {t}^{2}+\dfrac {30}{2\times 88}\times {(88-t)}^{2}$ 是关于t的二次函数,所以当 t= $\dfrac {30\times 88}{24+30}$ 时,y值最小。代入数据,得 $t=\dfrac {30\times 88}{54}\approx 48.8889$ 。
步骤 4:检验结果
当 $t=\dfrac {30\times 88}{54}\approx 48.8889$ 时,${y}_{min}\approx 587$。由此可知,计算所得的结果和实际观测到的数据是比较接近的,这也说明此路口红灯与绿灯设置的时间比较合理。