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数学思维养成计划(番外):十字交叉法的逻辑及使用

 苗苗8 2017-06-28

Q1:十字交叉法是个啥东西,能吃吗?

十字交叉法是一种数学方法,能应用于部分数学运算和资料分析的解题中,但不能吃。

请注意,十字交叉法虽然能提升部分题目的解题效率,但使用题型比较有限,普适性较低,而且理解难度不小,故属于我们所谓的选学内容,只追求结果的同学可以直接跳到第三部分和第四部分。

我们通过一道题目来了解它的使用方式:

【例】烧杯中装了100克浓度为10%的盐水,每次向该烧杯中加入不超过14克浓度为50%的盐水,问最少加多少次之后,烧杯中的盐水浓度能达到25%?(假设烧杯中盐水不会溢出)

A.6

B.5

C.4

D.3

解法一(方程解法):设需加x次,根据溶液混合过程中溶质不变:(100+14x)×25%=100×10%+14x×50%①,解得x=4.+,故需要5次。

解法二(十字交叉法):混合前溶液的浓度与混合后溶液浓度斜线做差的差值之比,等于混合前溶液的质量比,具体做法如下图:

 

右边红色方框中,根据比例关系,可知溶液1的质量为60,即需要50%的溶液60克,每次最多加14克,故需要60/14=4+次,故最少需要5次。

可以看出,十字交叉法相对于传统方程解法来说,跳过了(或简化了)列方程和解方程的过程,在一定程度上确实可以提高求解速度。


Q2:凭什么可以这么做?

其实,解法二的十字交叉的过程,其实就是对解法一方程的整理过程。从(100+14x)×25%=100×10%+14x×50%,整理有:100×(25%-10%=14x×(50%-25%)。即:14x100=15%25%

即十字交叉法的本质是对方程的简化。

如果将原来的溶液质量看成A,其浓度10%写作a;后来加入的溶液质量看成B,浓度50%写成b,混合后的浓度25%写成c,则①式可抽象写成“A×a+B×b=(A+B)×c”这样的等量关系,而上式很容易整理得到:(c-a):(b-c=BA。(这个不就是上面红框中的部分?!)


Q3:哪些题型可以用这种方法?

能使用十字交叉法的前提条件是:题目中隐含“A×a+B×b=(A+B)×c”这类等量关系。

在上式中,AB可以看做A+B这个整体的其中两部分,故而,涉及整体与部分的题目,都有可能用到十字交叉法。(你想到了什么?)

a,b,c代表的含义不同,可得十字交叉法的常用题型如下:

1)浓度→溶液混合问题。

例:食盐溶液A的浓度为12%,食盐溶液B的浓度为5%,两者混合后浓度为10%,则有:

可得:溶液AB的质量比为52

(本质为根据溶质相等,有:A×12%+B×5%=A+B)×10%

2)平均数→平均数问题。

例:某次考试1班的平均分为86分,2班的平均分为80分,两班的总平均分为82分,则有:

可得:1班人数与二班人数之比为12

(本质为根据总分相等,有:1班人数×86+2班人数×80=1班人数+2班人数)×82

3)增长率→混合增长率。

例:2014年全国城镇人口同比增长6%,乡村人口同比增长3%,总人口同比增长4%,则有:

可得:2013年城镇与乡村人口之比为12,注意是2013年的!

(本质为根据人口增长量相等,有:城镇基期×6%+乡村基期×3%=(城镇基期+乡村基期)×4%

说明1:资料分析中的大多混合增长率的题目,不需用到十字交叉法,只需我们之前总结的“整体增长率介于部分增长率之间,偏向基期量较大的那一部分的增长率”即可解决问题。

说明2:特殊情况下,之前的结论无法直接得到答案,需要用到以上的十字交叉法来计算某个部分或整体的增长率(已知城镇人口和乡村人口)。

4)比重→部分的比重与整体的比重。(这个好像还没在真题中出现过)

例:城镇人口中男性比重为52%,乡村人口中男性比重为57%,全国总人口中男性人口比重为55%,则有:

可得:城镇人口与乡村人口之比为2%3%=23

(本质为根据男性人数相等,有:城镇×52%+乡村×57%=(城镇+乡村)×55%

5)其他比如利润率啥的,有时也能用到十字交叉,但使用频率太低,且可以通过方程轻松解决,不再单独说明。


Q4:近几年有哪些真题用十字交叉法比较容易?

2016新疆】甲、乙两个相同的杯子中分别装满了浓度为20%30%的同种溶液,将甲杯中倒出一半溶液,用乙杯中的溶液将甲杯加满混合,然后再将甲、乙混合后的溶液全部倒入一杯清水中且未溢出,溶液浓度为20%。如该溶液比重与水完全相同,问原甲杯中溶液的质量是这杯清水的质量的多少倍?(    

A. 3

B. 4

C. 5

D. 6

分析:甲杯倒出一半溶液后用乙杯溶液加满,此过程中甲乙用于混合的溶液质量比为11,可知混合后的溶液溶度为25%,后与清水混合成20%的溶液,根据十字交叉法,有:

容易得到,甲质量与清水质量比为205=41

2014四川】2012年,我国矿产品对外贸易活跃,进出口额9919亿美元,同比增长3.6%,其中,进口额同比增长1.4%,出口额同比增长7.6%2011年我国矿产品进口总额约是出口总额的多少倍?(   

A.1.5        

B.1.8

C.2.1        

D.2.5

分析:已知进口额和出口额,以及进出口额的增长率,求进口额和出口额的基期量之间的倍数关系,可直接使用十字交叉法:

可得:所求比值为4%2.2%=1.8

【2013河南】2011年,民航行业完成运输总周转量577.44亿吨公里,比上年增长7.2%。其中旅客周转量403.53亿吨公里,增长12.2%,货邮周转量173.91亿吨公里。2011年货邮周转量比去年(    )。

A.减少了2.8%                                    

B.减少了12.8%

C.增加了2.8%                                    

D.增加了12.8%

分析:已知总周转量和旅客周转量的增长率,求货邮周转量的增长率,考察混合增长率概念。根据结论整体增长率介于部分增长率之间,且偏向基期量较大的增长率,货邮周转量小于7.2%,排除D选项。且由于旅客周转量的基期明显大于货邮周转量,故总周转量的7.2%12.2%更近(差为5%),即货邮周转量增长率<>7.2%2.2%差为5%),排除C选项。AB选项无法排除。

使用十字交叉法:

最右侧的比值可以用现期比值近似估计,约为4041742+,即(7.2%-x/5=2,可解得x=-2.8%

说明1:十字交叉法中做差时,都是用大数减去小数。

说明2:在混合增长率问题里,优先考虑根据结论直接排除选项解题,不到万不得已,不建议使用十字交叉法估算(计算量过大)。

赵伟东

2016728


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