例题14 Alice and Bob set off from points AA and BB respectively at the same time, heading towards each other. At the same time, Cindy also sets off from point BB and walks towards AA at a constant speed. When Alice and Cindy meet, Bob has just reached the midpoint CC of ABAB. Afterwards, Cindy continues on and reaches point AA, immediately turning around. When Alice and Bob meet at point DD, Cindy has just returned to point CC. If the distance between points CC and DD is 2023 meters, what is the distance between points AA and BB? 爱丽丝、鲍勃分别从 AA、BB 两地同时出发,相向而行,同时辛迪也从 BB 地出发向 AA 匀速行走。当爱丽丝和辛迪相遇时,鲍勃恰好走到 ABAB 两地中点 CC。随后辛迪继续向前,到达 AA 地后立刻调头,当爱丽丝和鲍勃在途中 DD 点相遇时,辛迪也恰好回到 CC 点。如果 CDCD 两地的距离是 2023 米,那么 AA、BB 两地的距离是 ___。

完整解法

1. 建立爱丽丝、鲍勃和辛迪三人的速度关系方程

设 AA、BB 两地距离为 SS,爱丽丝、鲍勃和辛迪的速度分别为 vAv_A、vBv_B、vCv_C。

第一次相遇时:爱丽丝和辛迪相向而行并相遇,两人路程和为 SS,经历时间为 t1=SvA+vCt_1 = \dfrac{S}{v_A + v_C}。
此时鲍勃走到 ABAB 中点 CC,即行驶了 12S\dfrac{1}{2}S,经历时间为 t1=S2vBt_1 = \dfrac{S}{2v_B}。
由此可得:
vA+vC=2vB— (1)v_A + v_C = 2v_B \quad \text{--- (1)}

2. 通过第二次相遇列方程并求出三人的速度比

第二次相遇时:爱丽丝和鲍勃在 DD 点相遇,两人路程和为 SS,经历时间为 t2=SvA+vBt_2 = \dfrac{S}{v_A + v_B}。
此时辛迪从 BB 到达 AA 再折返回到 CC,走过的总路程为 S+12S=32SS + \dfrac{1}{2}S = \dfrac{3}{2}S,经历时间为 t2=3S2vCt_2 = \dfrac{3S}{2v_C}。
由此可得:
SvA+vB=3S2vC  ⟹  vC=32(vA+vB)— (2)\frac{S}{v_A + v_B} = \frac{3S}{2v_C} \implies v_C = \frac{3}{2}(v_A + v_B) \quad \text{--- (2)}

将 (2) 式代入 (1) 式:
vA+32(vA+vB)=2vBv_A + \frac{3}{2}(v_A + v_B) = 2v_B
52vA=12vB  ⟹  vB=5vA\frac{5}{2}v_A = \frac{1}{2}v_B \implies v_B = 5v_A
进而求得:
vC=32(vA+5vA)=9vAv_C = \frac{3}{2}(v_A + 5v_A) = 9v_A
因此,三人的速度比为 vA:vB:vC=1:5:9v_A : v_B : v_C = 1 : 5 : 9。

3. 确定相遇点 D 的位置并计算 A、B 两地距离

爱丽丝与鲍勃相遇于 DD 点,爱丽丝走过的路程为:
AD=vAvA+vB×S=11+5S=16SAD = \frac{v_A}{v_A + v_B} \times S = \frac{1}{1 + 5} S = \frac{1}{6}S
已知中点 CC 满足 AC=12SAC = \dfrac{1}{2}S,因此 CC、DD 两点的距离为:
CD=AC−AD=12S−16S=13SCD = AC - AD = \frac{1}{2}S - \frac{1}{6}S = \frac{1}{3}S
已知 CD=2023CD = 2023 米,可解得 AA、BB 两地距离 SS:
S=3×2023=6069 米S = 3 \times 2023 = 6069 \text{ 米}

答案

6069 米

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