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混合比例与十字交叉法

两种原料的单价(或浓度)分别是 c 和 d,混合后的平均价格 m 一定在两者之间。十字交叉法告诉我们:便宜的与贵的数量之比等于 (d − m) : (m − c)。这其实是加权平均 m = (q₁c + q₂d) ÷ (q₁ + q₂) 的一个快捷算法。如果每次从 V 个单位的容器中倒出 x 个单位、再加水补满,重复 n 次,剩下的原液是 V(1 − x/V)ⁿ。

🎬 分步故事

  1. 有两种大米:便宜的每千克 ₹40,贵的每千克 ₹60。每个方块代表 1 千克。
  2. 各取 1 千克混在一起,混合米每千克 ₹50。两种一样多时,平衡点就在正中间。
  3. 改成 3 千克便宜米和 1 千克贵米,中间点就不平衡了。平衡点滑到 ₹45,靠近数量多的那一边。
  4. 十字交叉法:交叉相减。贵价减平均价是 15,平均价减便宜价是 5。所以便宜 : 贵 = 15 : 5 = 3 : 1。
  5. 反复替换:从 40 升牛奶中倒出 4 升,加水补满,再做一次。剩下的牛奶 = 40 × (1 − 4/40)² = 32.4 升。
  6. 自由练习:拖动平均价格,看看混合比例怎样变化。

提示:拖动3D画面可以旋转,用两根手指可以缩放。

🤔 常见疑问,一次讲清

为什么不能直接把两个价格取平均?

只有两种数量相等时才可以。如果便宜的 3 千克、贵的 1 千克,简单平均 50 会让跷跷板倾斜;真正的平均价是 45。

为什么便宜的数量要对应贵价的差?

在跷跷板上,重的一边坐得离支点更近。便宜米的千克数多,所以它的距离 (m − c) 更小;重量之比正好是距离之比的倒数。

混合物的平均价格会落在哪里?

总是在两个价格之间,并且更靠近数量多的那一个。它不可能跑到两个价格之外。

为什么替换公式是乘方,而不是减法?

第二次倒出的液体已经被稀释了,所以倒出的牛奶比第一次少。每一步都保留 90%,所以是 0.9 × 0.9。

平均价格能等于其中一个价格吗?

只有当完全不用另一种物品时才行。在滑块上,平均价始终严格处在两个价格之间。

混合物的平均价格

平均价格就是 1 个单位混合物的成本。它是一种加权平均数:

m = (q₁ × c + q₂ × d) ÷ (q₁ + q₂)

其中 q₁ 个单位每个价格 c,q₂ 个单位每个价格 d。平均价格总是在 c 和 d 之间,并且更接近数量多的那种的价格。

例子:3 千克 ₹40 加 1 千克 ₹60 → m = (120 + 60) ÷ 4 = ₹45。

十字交叉法

十字交叉法(alligation)是一种快速方法,用来求两种原料按什么比例混合,才能得到指定的平均价格。

便宜的数量 : 贵的数量 = (d − m) : (m − c)

写成十字形:

   c (便宜)       d (贵)
           \     /
             m
           /     \
   (d − m)         (m − c)

为什么有效:平衡时,贵的部分“多收”的钱等于便宜的部分“少收”的钱:q₁(m − c) = q₂(d − m)。两边整理,就得到 q₁ : q₂ = (d − m) : (m − c)。这就是跷跷板(力矩)原理。

凡是按重量求平均的问题都能用:每千克的价格、浓度百分数、速度、温度、分数。

液体混合与浓度问题

把水看作“价格为 0 的液体”或“浓度为 0% 的溶液”。例子:牛奶每升 ₹60。要使混合物每升 ₹48,要加多少水?水 (0) 和牛奶 (60),平均价 48:水 : 牛奶 = (60 − 48) : (48 − 0) = 12 : 48 = 1 : 4。

如果要获利:商人想按牛奶的进价出售混合物并赚 25%,那么混合物的成本价是 60 ÷ 1.25 = ₹48,算法完全一样。

反复替换(倒出再加满)

容器里有 V 升纯液体。每次倒出 x 升,再用水补满。这样做 n 次之后:

剩下的纯液体 = V × (1 − x/V)ⁿ

每一步都保留原来的 (1 − x/V) 那部分,所以数量的减少就像复利反过来。例子:V = 40,x = 4,n = 2 → 40 × 0.9² = 32.4 升。

动手试试:预测温度

把 3 杯 60 °C 的热水和 1 杯 20 °C 的冷水混合。十字交叉法:热 : 冷 = (m − 20) : (60 − m) = 3 : 1,所以 m = 50 °C。测一测,对比一下。杯子会带走一点热量,所以你测到的读数可能稍低一点。

重点公式和概念

例题讲解

1. 把每千克 ₹40 和每千克 ₹60 的大米混合,得到每千克 ₹45 的米。求混合比例。

便宜 : 贵 = (60 − 45) : (45 − 40) = 15 : 5 = 3 : 1。

2. 5 千克每千克 ₹42 的糖和 3 千克每千克 ₹50 的糖混合,求平均价格。

m = (5 × 42 + 3 × 50) ÷ 8 = (210 + 150) ÷ 8 = 360 ÷ 8 = 每千克 ₹45。

3. 水与每升 ₹60 的牛奶按什么比例混合,才能得到每升 ₹50 的混合物?

水 (0) 和牛奶 (60),平均价 50。水 : 牛奶 = (60 − 50) : (50 − 0) = 10 : 50 = 1 : 5。

4. 把 30% 的酸溶液和 70% 的酸溶液混合,配成 40 升 45% 的溶液。两种溶液各需多少升?

30% : 70% = (70 − 45) : (45 − 30) = 25 : 15 = 5 : 3。30% 的溶液 = 40 × 5/8 = 25 升;70% 的溶液 = 15 升。

5. 要把每千克 ₹300 的茶叶与 12 千克每千克 ₹420 的茶叶混合,使混合茶每千克 ₹350,需要多少千克 ₹300 的茶叶?

便宜 : 贵 = (420 − 350) : (350 − 300) = 70 : 50 = 7 : 5。便宜茶 = 12 × 7/5 = 16.8 千克。

6. 一个牛奶商以每升 ₹50 买进牛奶,加水后按每升 ₹50 卖出混合物,赚了 25%。求水与牛奶的比。

混合物成本价 = 50 ÷ 1.25 = 每升 ₹40。水 : 牛奶 = (50 − 40) : (40 − 0) = 10 : 40 = 1 : 4。

7. 一个 40 升的桶装满牛奶:倒出 4 升,用水补满。这样做两次。还剩多少牛奶?

牛奶 = 40 × (1 − 4/40)² = 40 × 0.81 = 32.4 升。水 = 7.6 升。

8. 一个 20 升的容器装满纯果汁:倒出 5 升,用水补满,共做三次。最后果汁与水的比是多少?

果汁 = 20 × (1 − 5/20)³ = 20 × 0.421875 = 8.4375 升。水 = 11.5625 升。比 = 8.4375 : 11.5625 = 27 : 37。

常见错误

练习测验

1. 按十字交叉法,便宜 : 贵 等于:
2. ₹30 和 ₹50 的大米按 1 : 1 混合,平均价格是:
3. 在稀释问题中,水的价格按多少算:
4. 60 升液体,倒出 6 升用水补满,共做两次。剩下的原液:
5. 混合物的平均价格总是:

练习:自己动手回答

输入或选择你的答案,然后点“检查”。卡住了就看提示;回答后会显示完整解答。

常见问题

什么是十字交叉法?

这是一种快捷方法,可以求出两种物品按什么比例混合,才能得到指定平均价格:便宜 : 贵 = (贵价 − 平均价) : (平均价 − 便宜价)。

什么是混合物的平均价格?

就是 1 个单位混合物的成本,用加权平均求出:总成本 ÷ 总数量。

反复替换的公式是什么?

剩下的液体 = V(1 − x/V)ⁿ,其中 V 是总体积,x 是每次倒出的量,n 是重复的次数。

哪里会学到

CBSE (India)Class 12Numbers, Quantification and Numerical Applications

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