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#10024

注水问题·合作与竞争

题目

一个水池,单开进水管 3 小时可注满,单开排水管 5 小时可放完。现在池中已有三分之一的脏水,需要先排空再注满清水。

小明先打开排水管,但忘了关进水管,导致一边进水一边排水。由于脏水比清水重、沉在池底,而排水管口设在池底,因此排水管先把脏水排出(脏水按每小时 1/5 池的速度匀速减少,直到排净;清水浮在上层暂不被排出)。

等脏水排空后他才想起关闭排水管,继续注水直到注满。

问从开始排水到最终注满清水,总共用了多少时间?

解法

  1. 阶段一:排净 1/3 脏水用 (1/3)÷(1/5)=5/3 时,同时进水 5/9 池。

    阶段二:注满需 (1-5/9)÷(1/3)=4/3 时。

    总时间 5/3+4/3=3 时。

    1/3 脏水
    进水管效率
    1/3
    排水管效率
    1/5
    阶段描述真假水位变化
    阶段一两管齐开,排走 1/3 脏水?t₁ = (1/3) ÷ (1/5) = 5/3 小时
    阶段一末池中清水 = 进水速率 × t₁?(1/3) × (5/3) = 5/9 池
    阶段二只开进水管,注满剩余 4/9?t₂ = (4/9) ÷ (1/3) = 4/3 小时
    开始
    脏水排空
    注满
    阶段一 5/3h
    阶段二 4/3h

方法

练一练

一个水池,进水管 4 小时注满,排水管 6 小时放完。现有 1/4 池水,两管齐开。

多久注满?

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