本节定位:解决“混合问题”的终极武器。无论是浓度、平均数,还是资料分析中的增长率混合,只要涉及“两个部分混合成一个整体”,十字交叉法和线段法都能帮你跳过复杂的方程,直接秒杀答案。
一、方法背景与适用场景
1. 什么是十字交叉法与线段法?
十字交叉法实际上是一种方程计算过程中的简化形式,主要用来解决两者之间的比值混合问题。线段法是十字交叉法的变形,只是换了一种画法,在数轴上更直观。
2. 方法来源
十字交叉法最先是从溶液混合问题(两个部分混合成一个整体)衍生而来。若两种溶液质量分别为 $A$ 与 $B$,浓度分别为 $a$ 与 $b$,混合后浓度为 $r$,由溶质质量不变可得:
$$ A \times a + B \times b = (A+B) \times r \Rightarrow \frac{A}{B} = \frac{r-b}{a-r} $$
即:分母量之比 = 交叉做差之比。
3. 适用场景(题型特征)
看到符合 $A \times a + B \times b = (A+B) \times r$ 形式且存在混合的题目:
| 应用领域 | 对应关系(分母量) |
|---|---|
| 浓度 | = 溶质 / 溶液(分母是溶液质量) |
| 利润率 | = 利润 / 成本(分母是成本) |
| 增长率 | = 增长量 / 基期量(分母是基期量) |
| 平均数 | = 总数 / 人数(分母是人数) |
| 比重 | = 部分 / 整体(分母是整体量) |
二、常见设问方式
- “甲乙两队人数之和可能是?”(平均数混合)
- “购买的足球和篮球的数量之比是多少?”(折扣混合)
- “则 X 的值为?”(溶液混合)
- “2022年全年的增长率为?”(资料分析混合增长率)
三、标准操作步骤
步骤1:识别混合模型
确认题目符合“两个部分混合成一个整体”的形式(如:全年=上半年+下半年;进出口额=进口额+出口额)。
步骤2:画线段或十字
- 线段法口诀:部分写两边,混合写中间,距离与量成反比。
- 十字交叉口诀:整体写中间,部分写左边(大的在上,小的在下),交叉做差,得到分母之比。
步骤3:计算距离差,求反比
| 线段法 | 十字交叉法 |
|---|---|
| 左距离 $L_1 = |r - a|$ 右距离 $L_2 = |r - b|$ $$ \frac{L_1}{L_2} = \frac{B}{A} $$ (距离与分母量成反比) |
$a \rightarrow |r-b| \rightarrow$ 对应 A 的量 $r$ $b \rightarrow |r-a| \rightarrow$ 对应 B 的量 差之比 = 分母量之比 |
混合特性(定性秒杀)
- 居中原则:混合之后的数值一定是在原来两个数值之间($a < r < b$)。
- 偏大原则:混合之后的数值一定偏向分母量更大那一方的数值。
四、典型例题精讲
题型一:溶液混合
【例1】
将1千克浓度为X的酒精,与2千克浓度为20%的酒精混合后,浓度变为0.6X。则X的值为?
A.50% B.48% C.45% D.40%
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解析:
- 画线段法:
$X$(1kg)----------- $0.6X$(混合)----------- $20\%$(2kg) - 确定比例:
质量比 = 1 : 2。
距离比 = 质量反比 = 2 : 1。 - 列式计算:
$X$ 到 $0.6X$ 的距离为 $0.4X$(对应 2 份)。
$20\%$ 到 $0.6X$ 的距离为 $|0.6X - 0.2|$(对应 1 份)。 $$ \frac{0.4X}{|0.6X - 0.2|} = \frac{2}{1} \Rightarrow 0.2X = |0.6X - 0.2| $$
解得 $X = 0.5$(即 50%)或 $X = 0.25$(即 25%)。
结合选项,选 A。
答案:A
题型二:平均数混合(求人数)
【例2】
甲队平均分88分,乙队平均分94分,两队总平均分92分。问甲乙两队人数之和可能是?
A.20 B.21 C.23 D.25
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解析:
- 画线段:
甲(88) ------- 混合(92) ------- 乙(94) - 计算距离:
左距离 $= 92 - 88 = 4$。
右距离 $= 94 - 92 = 2$。 - 推导比例:
距离比 $= 4 : 2 = 2 : 1$。
人数比(反比)$= 1 : 2$。 - 倍数特性:
总人数 $= 1 + 2 = 3$ 份,必须是 3 的倍数。
选项中只有 21 符合。
答案:B
题型三:动态过程混合
【例3】
输液300毫升(15滴/毫升),前5分钟滴速75滴/分钟,后10分钟滴速调整,剩余235毫升。求调整后的滴速。
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解析:
- 计算已滴部分:
已滴量 $= (300 - 235) \times 15 = 65 \times 15 = 975$ 滴。
总时间 $= 5 + 10 = 15$ 分钟。
混合平均滴速 $= 975 \div 15 = 65$ 滴/分钟。 - 画线段法:
前5分钟(75) ------- 混合(65) ------- 后10分钟(x) - 计算比例:
时间比(分母量)$= 5 : 10 = 1 : 2$。
距离比(反比)$= 2 : 1$。 - 求解:
左距离 $= 75 - 65 = 10$(对应 2 份)。
右距离 $= 10 \div 2 = 5$(对应 1 份)。
$x = 65 - 5 = 60$ 滴/分钟。
答案:60滴/分钟
题型四:折扣混合
【例4】
足球定价每个80元,篮球定价每个100元。商店分别给予足球25%、篮球20%的折扣,结果共少付22%。问购买的足球和篮球的数量之比是多少?
A.4:5 B.5:6 C.6:5 D.5:4
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解析:
- 十字交叉求总价之比:
分母量是总定价。
足球 25%与篮球 20% 混合成 22%。
距离:$|25-22|=3$,$|22-20|=2$。
距离比 $3:2 \Rightarrow$ 总定价之比(反比)$= 2 : 3$。 - 求数量之比:
数量 $= \text{总定价} \div \text{单价}$。
足球 : 篮球 $= \frac{2}{80} : \frac{3}{100} = \frac{1}{40} : \frac{3}{100} = 5 : 6$。
答案:B
五、与其他方法的对比
| 方法 | 关系 |
|---|---|
| 与方程法 | 十字交叉本质是方程的简化,遇混合问题十字交叉更快,省去列方程解方程的时间。 |
| 与资料分析 | 在求混合增长率时,用线段法判定偏向(偏向基期量大的一方),往往能不用计算直接选出答案。 |
六、易错点与练习建议
常见易错点
- 分母量找错:利润率的分母是成本(不是售价),增长率的分母是基期量(不是现期量)。
- 反比忘记倒过来:距离比 2:3,量之比应是 3:2(杠杆原理,距离与量成反比)。
- 忽略整除性:求人数时,总人数必须是比例之和的倍数。
刷题建议
- 核心口诀:部分写两边,混合写中间,距离与量成反比。
- 必练题型:溶液混合、平均数混合、资料分析混合增长率(定性判断)。