1. 用代数式分别表示出甲、乙两人走完全程所用的时间
设从出发点到指定地点的总路程为 S (S>0),甲、乙两人走完这段路程所用的时间分别为 t1 和 t2。
根据题意,对于甲,有一半时间以速度 m 行走,另一半时间以速度 n 行走:
2t1m+2t1n=S⟹t1=m+n2S
对于乙,有一半路程以速度 m 行走,另一半路程以速度 n 行走:
t2=2mS+2nS=2mnS(m+n)
2. 比较两人所用时间的大小并得出结论
方法一(作差法):
对 t1 和 t2 进行作差比较:
t1−t2=m+n2S−2mnS(m+n)=S⋅2mn(m+n)4mn−(m+n)2=−2mn(m+n)S(m−n)2
由于 S>0,m>0,n>0,且 m=n,故 (m−n)2>0。
因此 t1−t2<0,即 t1<t2,说明甲所用时间较短,甲先到达。
方法二(基本不等式法):
甲的平均速度为 v1=t1S=2m+n,乙的平均速度为 v2=t2S=m+n2mn。
根据基本不等式,因为 m=n,所以:
2m+n>m+n2mn
即甲的平均速度大于乙的平均速度,故甲先到达。
故选 A。