Стратегии решения математических задач

Среднее находится путем сложения всех пяти чисел и деления суммы на 5. Поскольку среднее равно 16, то сумма всех чисел составляет 16 × 5 = 80. Найдем сумму уже известных чисел 12 + 12 + 14 + 19 = 57. Недостающее число должно быть равным 80–57 = 23. Таким образом, Кларисса написала следующие числа: 12, 12, 14, 19, 23. Обратите внимание, насколько важно было начать решение с анализа экстремальной ситуации, который позволил определить, что числовой ряд включает в себя два числа 12.

При применении данной стратегии следует, однако, соблюдать осторожность. Анализируя экстремальную ситуацию, следите за тем, чтобы не изменить переменную, которая влияет на другие переменные, а также не изменить сам характер задачи. Задачи, представленные в этой главе, помогают понять, в каких ситуациях можно использовать рассматриваемую стратегию.

Задача 5.1

Автомобиль едет по шоссе с постоянной скоростью 55 км/ч. Водитель замечает другой автомобиль на расстоянии позади. Второй автомобиль обгоняет первый 1 минуту спустя. С какой скоростью двигался второй автомобиль, если считать, что она была постоянной?

Обычный подход

Традиционное решение заключается в составлении таблицы «скорость × время = расстояние», как рекомендуют многие учебные пособия. Это делается следующим образом:

Второй автомобиль ехал со скоростью 85 км/ч.

Образцовое решение

В качестве альтернативы используем стратегию анализа экстремумов. Предположим, что первый автомобиль движется чрезвычайно медленно, т. е. со скоростью 0 км/ч. В этом случае второй автомобиль проедет за одну минуту и догонит первый автомобиль. Таким образом, второй автомобиль должен двигаться со скоростью 30 км/ч. Первый автомобиль движется со скоростью 0 км/ч, а второй автомобиль — на 30 км/ч быстрее, чем первый. Если первый автомобиль будет иметь скорость 55 км/ч, то второй — 85 км/ч.

Задача 5.2

Даны два параллелограмма ABCD и APQR с точкой P на стороне BC и точкой D

на стороне RQ, как показано на рис. 5.1. Если площадь параллелограмма ABCD 18, то чему равна площадь параллелограмма APQR?

Обычный подход

Эта задача не такая уж простая. Первая попытка решить ее заключается в поиске признаков конгруэнтности, означающих равенство площадей. Этот метод не дает результата. Более разумно, хотя и не слишком оригинально, провести линию PD, как показано на рис. 5.2.

Теперь можно показать, что площадь треугольника APD

составляет половину площади каждого из двух параллелограммов, поскольку в этот треугольник имеет общее основание с обеими параллелограммами и одинаковую высоту. Хотя это разумный подход к решению довольно сложной задачи, существует более изящный способ ее решения.

Образцовое решение

В условиях задачи просто говорится, что точка P лежит на стороне BC, но не указывается, где именно. Мы можем проанализировать экстремальную ситуацию. Можно, например, представить, что точка P совпадает с точкой B. Аналогичным образом можно представить, что точка D, лежащая на стороне RQ, совпадает с точкой R. В результате такого изменения, которое определенно соответствует исходным условиям задачи, два параллелограмма оказываются наложенными друг на друга и, следовательно, имеющими одну и ту же площадь. Таким образом, площадь параллелограмма APRQ

равна 18.

Задача 5.3

Суммарное расстояние между съездами 1 и 20 на новой автомагистрали составляет 140 км. Между любыми двумя съездами должно быть не менее 7 км. Чему равно максимальное расстояние между любыми двумя соседними съездами?

Обычный подход

Обычно пытаются подобрать различные комбинации чисел в надежде найти максимум. Существует, однако, более интересный подход.

Образцовое решение

Воспользуемся стратегией анализа экстремальных ситуаций. Прежде всего отметим, что между съездами 1 и 20 всего 19 «расстояний». Поскольку минимальное расстояние между любыми двумя съездами равно 7 км, рассмотрим экстремальную ситуацию, в которой все расстояния, кроме одного, равны 7 км. Тогда минимальная сумма 18 «расстояний» составит 18 × 7 = 126 км. Таким образом, максимальное расстояние между любыми двумя съездами равно 140–126 = 14 км, иначе не хватит километров, чтобы выдержать 7-километровую дистанцию между остальными съездами.

Задача 5.4

У нас есть две однолитровые бутылки. В одной — пол-литра красного вина, в другой — пол-литра белого. Мы берем столовую ложку красного вина, выливаем его в бутылку с белым вином и взбалтываем смесь. Затем мы берем столовую ложку полученной смеси (красного и белого вина) и выливаем ее в бутылку с красным вином.

Чего больше, красного вина в бутылке с белым вином или белого вина в бутылке с красным вином?

Обычный подход