通用步骤
审题→定义量→画图/列表→统一单位→列式/方程→验证;核对维度与数量级。
行程问题(相遇/追及/往返/平均速度)
相遇:$t=\dfrac{s}{v_1+v_2}$;追及(同向距差 $d$):$t=\dfrac{d}{v_{\text{快}}-v_{\text{慢}}}$;平均速度:全程路程/总时间。
例题·相遇:$s=180\,\text{km}$,$v_1=60$、$v_2=30\,\text{km/h}$;$t=2\,\text{h}$。
例题·追及(同向):$v_1=8$、$v_2=6\,\text{m/s}$,$d=30\,\text{m}$;$t=\dfrac{30}{8-6}=15\,\text{s}$。
例题·追及(变速):甲先以 $6\,\text{m/s}$ 跑 $10\,\text{s}$,后以 $8\,\text{m/s}$;乙始终 $6\,\text{m/s}$,初距 $24\,\text{m}$。甲前 $10\,\text{s}$ 跑 $60\,\text{m}$,距差变为 $24+60-60=24$;之后相对速度 $8-6=2$,追及时间 $t=\dfrac{24}{2}=12\,\text{s}$,总 $22\,\text{s}$。
例题·平均速度:去 $60\,\text{km}$ 以 $60$,返 $60\,\text{km}$ 以 $30$;$v_\text{avg}=\dfrac{120}{\tfrac{60}{60}+\tfrac{60}{30}}=40\,\text{km/h}$。
工程问题(合作/分工/轮班)
总工作量设为 $1$;效率相加;$t=\dfrac{1}{r_1+r_2}$;单独完成 $t_i=\dfrac{1}{r_i}$。
例题·合作:A $6\,\text{h}$、B $4\,\text{h}$;$t=\dfrac{12}{5}=2.4\,\text{h}$。
周期安排:工作-休息循环,用“周期单位产量/用时”累加。
比例与分配(总量/权重)
总量 $T$ 按比 $m:n$ 分配:$A=\dfrac{m}{m+n}T$,$B=\dfrac{n}{m+n}T$;涨跌幅:新值=原值$\times(1\pm p)$。
差倍问题
设甲= $kx$,乙= $x$,差 $d$:$(k-1)x=d\Rightarrow x=\dfrac{d}{k-1}$,甲 $=\dfrac{kd}{k-1}$。
例题:甲比乙多 $10$,甲是乙的 $3$ 倍。$k=3,d=10\Rightarrow x=5$(乙),甲 $=15$。
和倍问题
设甲= $k\cdot x$,乙= $x$,和 $S$:$(k+1)x=S\Rightarrow x=\dfrac{S}{k+1}$,甲 $=\dfrac{kS}{k+1}$,乙 $=\dfrac{S}{k+1}$。
例题:甲乙和 $100$,甲是乙的 $4$ 倍:$x=\dfrac{100}{5}=20$(乙),甲 $=80$。
倍比问题
比值 $A:B=m:n$,总量 $T$:$A=\dfrac{m}{m+n}T,\ B=\dfrac{n}{m+n}T$;已知一项与比求另一项:$A=\dfrac{m}{n}B$。
例题:$A:B=3:2$,$T=250$;$A=150$,$B=100$。
利润与折扣
利润=售价−成本;利润率 $=\dfrac{\text{利润}}{\text{成本}}$;折上折相乘。
例题:成本 $100$,加价 $25\%$ 后 $9$ 折;售价 $112.5$;利润 $12.5$;利润率 $12.5\%$。
浓度与混合
溶质守恒:$m=cV$;加水:$c'=\dfrac{m}{V+\Delta V}$;混合:$c'=\dfrac{c_1V_1+c_2V_2}{V_1+V_2}$。
例题:$10\%·200\,\text{mL}$ 与 $30\%·100\,\text{mL}$ 混合;$\approx16.67\%$。
铺砖问题
面积法近似:砖数 $\approx \dfrac{\text{房间面积}}{\text{单砖面积}}$(忽略缝隙与裁切)。
整齐铺设:房间尺寸能被砖尺寸整除;或用最小公倍数协调尺寸(减少切割)。
例题:房间 $6\,\text{m}\times4\,\text{m}$,砖 $20\,\text{cm}\times20\,\text{cm}$。横向 $600/20=30$ 块,纵向 $400/20=20$ 块;总 $30\times20=600$ 块。
修篱笆(围栏)长度
基本周长:$P=\text{各边长度之和}$;若某边靠墙/河且无需围,则去掉该边。
矩形:$P=2(a+b)$;一边不围时周长为另三边和,如靠长为 $b$ 的一边不围则 $P=2a+b$,靠长为 $a$ 的一边不围则 $P=a+2b$。
圆形:$C=2\pi r$;半圆独立围栏为 $\pi r+2r$;半圆贴墙(直径贴墙)仅需弧长 $\pi r$。
组合图形:取外轮廓的总长度,重合/内接边不重复计。
例题1:矩形菜地 $30\,\text{m}\times20\,\text{m}$,一条长边贴墙不围,围栏长度 $=30+20+30=80\,\text{m}$。
例题2:半圆花坛半径 $r=5\,\text{m}$,直径贴墙,围栏长度为弧长 $\pi r\approx15.71\,\text{m}$。
修篱笆(围地面积)
矩形面积:$S=ab$;三角形:$S=\tfrac{1}{2}bh$;圆:$S=\pi r^2$;半圆:$S=\tfrac{1}{2}\pi r^2$;组合图形为加减法求和。
固定围栏长度求最大面积(贴墙三边):设两宽为 $a$、一长为 $b$,约束 $2a+b=L$,面积 $S=ab=a(L-2a)$,最优 $a=\tfrac{L}{4},\ b=\tfrac{L}{2}$,最大面积 $S_{\max}=\tfrac{L^2}{8}$。
例题1(最优矩形贴墙):$L=100\,\text{m}$,$a=25\,\text{m}$,$b=50\,\text{m}$,$S_{\max}=25\times50=1250\,\text{m}^2$。
例题2(半圆由弧长给出):围栏只在弧上,$L=\pi r\Rightarrow r=\tfrac{L}{\pi}$,面积 $S=\tfrac{1}{2}\pi r^2=\tfrac{L^2}{2\pi}$。
鸡兔同笼
设鸡 $x$、兔 $y$:$\begin{cases}x+y=H\\ 2x+4y=L\end{cases}$。代入消元或“全假设法”。
例题:$H=35,L=94$。$y=35-x$;$2x+4(35-x)=94\Rightarrow -2x=-46\Rightarrow x=23$(鸡),$y=12$(兔)。
过河问题(容量/返回约束)
容量 $2$ 且需有人返航时,最少过河次数近似:$2n-3$($n\ge2$),策略:两人过河→一人返回→两人过河→一人返回…
例题:$n=5$ 人,最少约 $2\times5-3=7$ 次(具体受额外约束影响)。
跳青蛙(台阶路径计数)
一次跳 $1$ 或 $2$ 级,走法数满足斐波那契:$f(n)=f(n-1)+f(n-2)$,$f(1)=1,f(2)=2$,故 $f(n)=F_{n+1}$。
例题:$n=10$ 台阶,走法 $F_{11}=89$。
流水行船(顺/逆流、相遇/往返)
有效速度:$v_{\text{顺}}=v_b+v_s$,$v_{\text{逆}}=v_b-v_s$;往返时间 $t=\dfrac{s}{v_b+v_s}+\dfrac{s}{v_b-v_s}$。
例题·往返:$v_b=8,\ v_s=2\,\text{km/h}$,$s=24\,\text{km}$。顺流 $2.4\,\text{h}$,逆流 $4\,\text{h}$;总 $6.4\,\text{h}$。
例题·相遇:两船相向,$v_1=8,\ v_2=7,\ v_s=2$;相对速度 $=(8+2)+(7-2)=15$,$s=30\,\text{km}$;$t=2\,\text{h}$。
行程进阶(环形/多车/停留)
环形相遇:$t=\dfrac{L}{v_1+v_2}$;同向追及:$t=\dfrac{L}{|v_\text{快}-v_\text{慢}|}$;追及圈数 $=\left\lfloor\dfrac{(v_\text{快}-v_\text{慢})t}{L}\right\rfloor$。
多段速度:总时间 $t=\sum\dfrac{s_i}{v_i}$;平均速度 $=\dfrac{\sum s_i}{\sum \dfrac{s_i}{v_i}}$(非算术平均)。
含停留:停留时间累加进总时间,路程不变。
例题:$L=400\,\text{m}$,$v_1=5,\ v_2=3\,\text{m/s}$;相遇 $t=50\,\text{s}$;同向追及 $t=200\,\text{s}$。
工程进阶(水池注排/漏水/交替)
净效率:注排同时 $r_{\text{净}}=r_{\text{注}}-r_{\text{排}}$;完工时间 $t=\dfrac{1}{r_{\text{净}}}$。
漏水常量:有效效率 $r_{\text{效}}=r- r_{\text{漏}}$;$t=\dfrac{1}{r_{\text{效}}}$。
交替轮班:按周期“单位产量/用时”累加,或逐段列式求和。
例题:注水 $1/6$/h,排水 $1/10$/h;$r_{\text{净}}=1/15$;$t=15\,\text{h}$。
计费与分段计费(阶梯价)
分段单价累计:设阈值 $T_i$、单价 $p_i$,消费 $Q$ 的费用 $C=\sum p_i\cdot\Delta q_i$(逐段截取 $\Delta q_i$)。
例题:$0\text{-}100$ 度 $0.5$,$100\text{-}200$ 度 $0.8$,超出 $1.0$;$Q=230$:$C=100\times0.5+100\times0.8+30\times1.0=160$。
金融类(单利/复利/年金/税)
单利:$I=Prt$,本息 $A=P(1+rt)$。
复利:$A=P(1+r)^n$。
分期(年金):月利率 $i$、期数 $n$,每期还款 $A=P\cdot\dfrac{i}{1-(1+i)^{-n}}$。
含税价与净价:净价 $=\dfrac{含税价}{1+\text{税率}}$。
例题:$P=10000,\ r=5\%,\ n=3$;复利 $A\approx11576.25$。含税 $113$(税 $13\%$),净价 $100$。
概率与计数(抽球/排列组合/二项)
不放回:两红概率 $=\dfrac{\binom{R}{2}}{\binom{R+B}{2}}$;放回:两红 $=(\tfrac{R}{R+B})^2$。
排列组合:$P(n,k)=\dfrac{n!}{(n-k)!}$,$C(n,k)=\dfrac{n!}{k!(n-k)!}$。
二项分布:$X\sim\text{Bin}(n,p)$,$\mathbb{P}(X=k)=\binom{n}{k}p^k(1-p)^{n-k}$。
例题:8 球中 5 红 3 蓝,不放回抽 2 球都红:$\dfrac{\binom{5}{2}}{\binom{8}{2}}=\dfrac{10}{28}=\dfrac{5}{14}$。
容斥应用
两类:$|A\cup B|=|A|+|B|-|A\cap B|$。
三类:$|A\cup B\cup C|=\sum|\cdot|-\sum|\cdot\cap\cdot|+|A\cap B\cap C|$。
例题:班级 30 人,数学 18、英语 20、同时 12;至少一门 $=18+20-12=26$。
时钟问题(指针夹角/重合)
夹角:$\theta=|30H-5.5M|$(度)。重合时刻:分针数 $M=\dfrac{60H}{11}$。
例题:3 点重合:$M=\tfrac{180}{11}\approx16\tfrac{4}{11}$ 分。
牛吃草(增长与消耗)
设初始草量 $G_0$,每日增长 $r$,每头牛每日吃 $c$。$n$ 头牛 $a$ 天吃完:$G_0+ar=anc$。
若另有 $m$ 头牛 $b$ 天吃完:$G_0+br=bmc$;两式联立可解 $G_0,r,c$ 或进一步求其他天数。
例题:$20$ 头 $10$ 天、$25$ 头 $8$ 天吃完,求 $15$ 头几天:联立解得 $c$ 与 $r$,代入 $G_0+tr=15tc$ 求 $t$。
年龄问题(差不变/倍数条件)
差不变:设现今 $A,B$,差 $d=A-B$ 恒定;含“若干年后/前”用 $A\pm t,B\pm t$ 建方程。
倍数条件:如“若干年后 $A:B=m:n$”,列 $\dfrac{A+t}{B+t}=\dfrac{m}{n}$ 与差/和联立。
例题:5 年后 $A:B=3:2$,现差 $10$;$\dfrac{A+5}{B+5}=\dfrac{3}{2}$ 与 $A-B=10$ 联立,解得 $A=25,B=15$。
天平称量/砝码
三进制最小砝码组:$1,3,9,27,\dots$ 可在双盘平衡下称 $1\text{-}40$ 全部整数。
平衡条件:左盘质量之和 $=$ 右盘质量之和。
例题:称 $40$:放 $40$ 在一侧,另一侧放 $27+9+3+1$ 抵消。
容器倒水/量杯(裴蜀定理)
可量条件:能量出体积 $c$ 当且仅当 $\gcd(a,b)\mid c$ 且 $c\le\max(a,b)$。
倒换步骤:灌满→倒入→倒空→继续,直到得到目标体积。
例题:量 $4\,\text{L}$($3\text{L}$ 与 $5\text{L}$):装满 $5$ 倒入 $3$(余 $2$);倒空 $3$;再从 $5$ 向 $3$ 倒至满($5$ 余 $4$)。
分配优化与最优方案(贪心/背包)
硬币找零(规范币种)贪心最优:如 $1,2,5,10$;目标 $17$:$10+5+2$。
0/1 背包近似:按价值密度 $v/w$ 贪心选取可得近似最优;严格最优需动态规划。
数论应用(整除/余数/同余/最大公因数/最小公倍数)
同余:$x\equiv a\pmod m$;中国剩余定理用于多模同余求解。
例题:$x\equiv2\pmod3,\ x\equiv1\pmod4$,解 $x=5+12k$($k\in\mathbb{Z}$)。
周期问题:用 $\text{lcm}$ 协调周期,求同时发生的时刻或最短重合时间。
期望与方差(线性与直觉)
线性性:$\mathbb{E}[X+Y]=\mathbb{E}[X]+\mathbb{E}[Y]$;二项分布 $\mathbb{E}[X]=np,\ \mathrm{Var}(X)=np(1-p)$。
例题:抛硬币 $5$ 次,期望正面 $2.5$,方差 $1.25$。
比例增长/折上折逆推
连续涨跌:$\text{最终}=\text{初始}\cdot\prod(1\pm p_i)$;“涨 $10\%$ 再跌 $10\%$”净变 $-1\%$。
逆推原价:已知最终价与折扣,原价 $=\dfrac{\text{最终}}{1-\text{折扣}}$(或按多次折扣依次除)。
例题:先涨 $20\%$ 再跌 $10\%$:$1.2\times0.9=1.08$,净涨 $8\%$。
图形几何应用(相似/截比/阴影面积)
相似测高:树高 $=\dfrac{\text{树影}}{\text{杆影}}\times \text{杆高}$(太阳角相同)。
截比:一点将线段按 $m:n$ 分:$\overrightarrow{OP}=\dfrac{n\overrightarrow{OA}+m\overrightarrow{OB}}{m+n}$。
阴影面积:拆分/拼接成基本图形,加减求和。
例题:树影 $12$,杆高 $2$、杆影 $3$;树高 $=12/3\times2=8$。
扩展题型
更多题型可按守恒/差分/计数/最优化思路建模。
常见陷阱:单位未统一、平均速度误用算术平均、忽略守恒或约束条件、题干语义误读。