速さの問題
まっすぐな線路にそって、まっすぐな道があります。一定の速さで走る列車が、この道を列車と同じ向きに秒速 で歩いている人に後ろから追いついてから、追いこし終わるまでに 秒かかりました。
また、この列車は、この道を列車と反対の向きに秒速 で走ってくる自転車と出会ってから、すれちがい終わるまでに 秒かかりました。
この列車の長さは何 m ですか。ただし、人と自転車の長さは考えないものとします。
この問題で使うもの
- 通過算(説明と入口の問題)
- 速さと比(説明と入口の問題)
- 速さ・時間・道のりの関係(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(11 技能)
読み込み中…
右端(太枠)がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
追いこすときは速さの差、すれちがうときは速さの和で、列車の長さの分を進むと考えます。
ヒント 2
どちらも同じ長さを進むので、時間の比 の逆比が「速さの差」と「速さの和」の比になります。その 2 つの速さのちがいは、秒速 と秒速 の和です。
ヒント 3
「列車の速さ 」と「列車の速さ 」の比は で、その差は秒速 です。比の にあたる速さを求め、追いこすときの速さを出しましょう。
答えと解説
答えを見る
どこでつまずきましたか?(選ぶと、戻る場所を案内します)
解説を読む
人や自転車の長さは考えないので、追いこすときも、すれちがうときも、列車の長さの分だけ「列車と相手の間のきょり」が変わり終わればよいことになります。
- 追いこすとき:列車は人に対して「列車の速さ 人の速さ」で近づいていくので、その速さで列車の長さを進むのに 秒かかります。
- すれちがうとき:列車と自転車は「列車の速さ 自転車の速さ」で近づくので、その速さで列車の長さを進むのに 秒かかります。
どちらも同じ列車の長さを進んでいるので、かかる時間の比 の逆比が速さの比になります。つまり
です。
この 2 つの速さの差は で、秒速 です。比の差 が秒速 にあたるので、追いこすときの速さ(列車の速さ )は
より秒速 です。
よって、列車の長さは
です。
(確かめ:列車の速さは秒速 です。すれちがうときの速さは で秒速 、 秒となり、問題の条件に合います。)
答えは m です。
別解
列車が人を追いこすとき、列車の先頭が人に追いついてから、列車の最後尾が人をぬくまでに、列車は人に対して列車の長さ分だけ進みます。同じ向きなので、近づく速さは「列車の速さ - 人の速さ」です。
反対向きの自転車とすれちがうときは、近づく速さは「列車の速さ + 自転車の速さ」で、同じく列車の長さ分だけ進みます。
列車の速さを秒速 □ m とします(□ は列車の速さ)。
追いこし: 列車の長さ = (□ - 1) × 12。
すれちがい: 列車の長さ = (□ + 5) × 8。
2つは同じ長さなので、(□ - 1) × 12 = (□ + 5) × 8。
左は □×12 - 12、右は □×8 + 40。□×12 と □×8 の差は □×4 で、これが 12 + 40 = 52 にあたる。□ = 52 ÷ 4 = 13。列車の速さは秒速13 m。
列車の長さ = (13 - 1) × 12 = 144 (m)。
検算: (13 + 5) × 8 = 18 × 8 = 144 で一致する。