20. 周末,小明和爸爸在3000 m的环形绿道上骑车锻炼,他们在同一地点沿着同一方向同时出发,骑行结束后两人有如图所示的对话.
(1)请根据他们的对话内容,求出小明的骑行速度;
(2)爸爸第一次追上小明后,在第二次相遇前,再经过多少分钟,小明和爸爸在跑道上相距1000 m?

答案:20. (1) 设小明的骑行速度为x m/min,则爸爸的骑行速度为2x m/min,根据题意,得$10(2x-x)=3000$,解得$x=300$. 答:小明的骑行速度为300 m/min (2) 设在第二次相遇前,再经过y min,小明和爸爸在绿道上相距1 000 m,① 爸爸又比小明多骑了1 000 m,根据题意,得$2×300y-300y=1000$,解得$y=\frac{10}{3}$;② 爸爸又比小明多骑了$(3000-1000)$m,根据题意,得$2×300y-300y=3000-1000$,解得$y=\frac{20}{3}$. 答:在第二次相遇前,再经过$\frac{10}{3}$min或$\frac{20}{3}$min,小明和爸爸在跑道上相距1 000 m
解析:
【分析】
(1)首先根据爸爸的对话可知,相同时间内爸爸骑行的路程是小明的2倍,因此爸爸的骑行速度是小明的2倍。两人同地同向出发,第一次追上时爸爸比小明多骑行1圈即3000m,结合追及时间为10min,利用“追及路程=速度差×追及时间”的等量关系列方程,即可求解小明的速度。
(2)第一次追上后、第二次相遇前,两人相距1000m存在两种情况:①爸爸比小明多骑行1000m,爸爸在小明前方1000m处;②爸爸比小明多骑行$3000-1000=2000$m,此时距离爸爸第二次追上小明还差1000m,即小明在爸爸前方1000m处。分别根据两种情况的路程差列方程求解即可。
【解析】
(1)设小明的骑行速度为$x$ m/min,则爸爸的骑行速度为$2x$ m/min。
根据题意,两人同向出发10min后爸爸第一次追上小明,此时爸爸比小明多骑了一圈3000m,可列方程:
$10(2x-x)=3000$
解得$x=300$。
(2)设在第二次相遇前,再经过$y$ min,小明和爸爸在绿道上相距1000 m,分两种情况讨论:
① 爸爸比小明多骑了1000 m,根据题意得:
$2×300y - 300y = 1000$
解得$y=\frac{10}{3}$;
② 爸爸比小明多骑了$(3000-1000)$m,根据题意得:
$2×300y - 300y = 3000-1000$
解得$y=\frac{20}{3}$。
【答案】
(1)小明的骑行速度为300 m/min;
(2)再经过$\frac{10}{3}$min或$\frac{20}{3}$min,小明和爸爸在跑道上相距1000 m。
【知识点】
一元一次方程的应用,环形跑道追及问题,分类讨论思想
【点评】
本题结合生活骑行场景设题,考查环形跑道的追及类行程问题,解题核心是准确梳理速度、时间、路程的等量关系,第二问需注意结合环形跑道的特点分情况讨论,避免漏解。
【难度系数】
0.6
21. 阅读材料并解决问题:
若关于$x$的一元一次方程$ax=b$的解满足$x=b+a$,则我们称该方程为“友好方程”。
例如:方程$2x=-4$的解为$x=-2$,因为$a=2$,$b=-4$,所以有$-2=-4+2$,即$x=b+a$,则方程$2x=-4$为“友好方程”。
运用上述定义解决问题:
(1) ① $3x=-4.5$,② $\frac{1}{3}x=-1$,③ $-2x=4$ 三个方程中,为“友好方程”的是
①
(填序号);
(2) 若关于$x$的一元一次方程$4x=b$是“友好方程”,求$b$的值;
(3) 若关于$x$的一元一次方程$-3x=mn+n$($n≠0$)是“友好方程”,且它的解为$x=n$,求$m$与$n$的值。
答案:21. (1) ① (2) $b=-\frac{16}{3}$ (3) $m=-4,n=-\frac{3}{4}$
解析:
【分析】
解题的核心是准确理解“友好方程”的定义:对于一元一次方程$ax=b$($a≠0$),先求出方程的解$x=\frac{b}{a}$,若该解满足$x=a+b$,则为“友好方程”。
(1) 分别计算三个方程的解,再对应计算每个方程的$a+b$,对比解和$a+b$是否相等即可判断;
(2) 先求出方程$4x=b$的解,结合“友好方程”的条件列等式,解方程即可求出$b$的值;
(3) 结合“友好方程”的条件和解为$x=n$两个条件,联立得到关于$m$、$n$的等式,逐步求解即可。
【解析】
(1) 逐一判断三个方程:
① 方程$3x=-4.5$,解得$x=\frac{-4.5}{3}=-1.5$,其中$a=3$,$b=-4.5$,则$a+b=3+(-4.5)=-1.5$,满足$x=a+b$,是“友好方程”;
② 方程$\frac{1}{3}x=-1$,解得$x=-3$,其中$a=\frac{1}{3}$,$b=-1$,则$a+b=\frac{1}{3}-1=-\frac{2}{3}≠-3$,不是“友好方程”;
③ 方程$-2x=4$,解得$x=-2$,其中$a=-2$,$b=4$,则$a+b=-2+4=2≠-2$,不是“友好方程”;
故填序号①。
(2) 一元一次方程$4x=b$的解为$x=\frac{b}{4}$,
因为该方程是“友好方程”,所以$x=4+b$,
列等式得:$\frac{b}{4}=4+b$,
两边同乘4得:$b=16+4b$,
移项合并同类项得:$-3b=16$,
解得:$b=-\frac{16}{3}$。
(3) 已知方程$-3x=mn+n$是“友好方程”,且解为$x=n$,
首先根据“友好方程”定义,解满足$x=a+b$,其中$a=-3$,$b=mn+n$,因此:
$n=-3+mn+n$,
两边同时减去$n$得:$0=-3+mn$,即$mn=3$;
又因为$x=n$是方程$-3x=mn+n$的解,将$x=n$代入原方程得:
$-3n=mn+n$,
把$mn=3$代入上式得:$-3n=3+n$,
移项合并同类项得:$-4n=3$,
解得:$n=-\frac{3}{4}$,
将$n=-\frac{3}{4}$代入$mn=3$,得:$m×(-\frac{3}{4})=3$,解得$m=-4$。
【答案】
(1) $\boldsymbol{①}$;(2) $\boldsymbol{b=-\dfrac{16}{3}}$;(3) $\boldsymbol{m=-4,n=-\dfrac{3}{4}}$
【知识点】
一元一次方程的解,新定义运算,解一元一次方程
【点评】
本题属于新定义类题型,解题的关键是读懂新定义的规则,将新定义的条件转化为常规的一元一次方程,再按照解方程的步骤逐步计算,第三小问需要注意结合多个已知条件联立求解,不要遗漏题目给出的解的条件。
【难度系数】
0.6