比例是两个比的相等关系,例如 \(2:3 = 8:12\)。要解决比例问题,你只需要一个工具——比例的基本性质:极项的乘积等于均项的乘积。在学校里,这被称为“交叉相乘”规则。下面我们将介绍什么是比和比例,如何查找未知项,正比关系与反比关系有何不同,以及食谱、比例尺和价格问题,还有百分比问题和 10 道题的练习器。
什么是比和比例
两个数的比是它们的商。比 \(2:3\)(读作“二比三”)表示一个数是另一个数的多少倍,或者一个数占另一个数的几分之几。它可以有两种写法:\(2:3\) 或分数 \(\frac{2}{3}\)——它们表示的是同一个意思。
比例是两个比的相等关系:
比例中有四个数,它们都有自己的名称。写在两端的数是极项,写在中间的数是均项。当两个比相等时,比例才成立。
比例的基本性质:交叉相乘规则
比例的基本性质:极项的乘积等于均项的乘积。
为什么会这样?将等式 \(\frac{a}{b} = \frac{c}{d}\) 的两边同时乘以 \(b \cdot d\)。左边会约掉 \(b\),右边会约掉 \(d\),剩下 \(a \cdot d = c \cdot b\)。这没什么神奇的,只是等式的基本性质。
这正是学生们所说的“交叉相乘解比例”:对角线上的数相乘。这个性质反过来也成立:如果对于四个数(没有一个为零)满足 \(a \cdot d = b \cdot c\),那么它们就可以组成一个正确的比例。
由此可以得出两个技能:检查比例是否正确,以及在比例中查找未知数。
如何查找比例的未知项
根据基本性质,可以得出两个简短的规则:
- 未知极项 = 均项乘积 : 已知极项;
- 未知均项 = 极项乘积 : 已知均项。
不必死记硬背。只需要一个通用的方法:交叉相乘,得到“数字 \(\cdot\, x\) = 数字”形式的等式,然后进行除法。我们以比例 \(x : 7 = 12 : 21\) 为例,分步讲解。
最后一步是检查,只需五秒钟,就能发现几乎所有的算术错误,所以不应跳过。
正比和反比关系
如果一个量增加(或减少)几倍,另一个量也随着增加(或减少)相同的倍数,那么这两个量称为成正比。多买一倍的笔记本,就多付一倍的钱。这类量保持它们的比不变。
如果一个量增加(或减少)几倍,另一个量反而减少(或增加)相同的倍数,那么这两个量称为成反比。多一倍的工人,完成同样的工作所需的时间就减少一半。这类量保持它们的积不变。
主要区别在于写比例时。对于正比关系,比例直接写成:\(\frac{a_1}{a_2} = \frac{b_1}{b_2}\)。对于反比关系,第二个比要颠倒:\(\frac{a_1}{a_2} = \frac{b_2}{b_1}\)。
为什么会这样?对于反比关系,积是恒定的:\(a_1 \cdot b_1 = a_2 \cdot b_2\)。将两边同时除以 \(a_2 \cdot b_1\) —— 就得到 \(\frac{a_1}{a_2} = \frac{b_2}{b_1}\)。所以“颠倒”不是需要记住的咒语,而是因为积保持不变,而不是比。
| 特征 | 正比例 | 反比例 |
|---|---|---|
| 关系 | 越多 → 越多 | 越多 → 越少 |
| 常数 | 比值 a : b | 乘积 a × b |
| 表示法 | a₁ : a₂ = b₁ : b₂ | a₁ : a₂ = b₂ : b₁ |
| 示例 | 3 支笔 — 90 卢布, 5 支笔 — 150 卢布 | 4 个油漆工 — 9 天, 6 个油漆工 — 6 天 |
如何为应用题建立比例:食谱、比例尺、价格
“比例”应用题的解题步骤是相同的:
- 将已知条件按两列写出,使相同的量对齐(份数对份数,克对克)。
- 用 \(x\) 表示未知数。
- 确定比例关系:在心里将第一个量增加一倍,观察第二个量是增加还是减少。
- 建立比例——对于反比关系,颠倒第二个比。
- 交叉相乘求解,并检查答案是否合理。
以食谱为例。制作 4 份煎饼需要 300 克面粉——制作 6 份需要多少面粉?份数多了,面粉也应该多:这是正比关系,比例直接写成:
制作 6 份需要 450 克面粉。答案合理:份数增加了 1.5 倍,面粉也需要 1.5 倍。
比例尺(地图上的距离与实际距离的比)和价格(商品数量与价格的比)问题也是这样解决的。详细解析见下面的示例。
用比例解决百分比问题
百分比是百分之一,因此任何简单的百分比问题都可以转化为比例:
其中一个数是未知的——我们用交叉相乘法来求解。
求部分。 240 的 15% 是多少?建立比例 \(x : 240 = 15 : 100\),则 \(100x = 240 \cdot 15 = 3600\),所以 \(x = 36\)。
求整体。 数字 21 是某个数字的 35%。建立比例 \(21 : x = 35 : 100\),则 \(35x = 21 \cdot 100 = 2100\),所以 \(x = 60\)。
求百分比。 18 占 45 的百分之多少?建立比例 \(18 : 45 = p : 100\),则 \(45p = 18 \cdot 100 = 1800\),所以 \(p = 40\),即 40%。
一种方法解决三种不同类型的问题,无需额外记忆。只有“百分比增加了多少或减少了多少”这个问题需要单独处理:先计算变化量,然后除以初始值——这已经是百分比变化公式,而不是简单的比例。
比例求解示例及分步解析
示例 1. 查找未知均项
问题。 查找比例 \(15 : x = 45 : 24\) 中的未知项。
步骤 1。 确定哪个是哪个项。极项是 15 和 24,均项是 \(x\) 和 45。
步骤 2。 应用基本性质:\(15 \cdot 24 = x \cdot 45\),即 \(360 = 45x\)。
步骤 3。 除法:\(x = 360 : 45 = 8\)。
检查。 \(15 : 8 = 1.875\) 且 \(45 : 24 = 1.875\) — 比值相等。
答案: \(x = 8\)。
示例 2. 正比关系:价格和数量
问题。 六本笔记本共花费 210 ₽。购买十本同样的笔记本需要多少钱?
步骤 1。 笔记本数量增加,价格也增加,因此是正比关系。
步骤 2。 将已知条件写成比例,使相同量对齐,并直接建立比例:
步骤 3。 交叉相乘:\(6x = 10 \cdot 210 = 2100\),所以 \(x = 2100 : 6 = 350\)。
检查。 一本笔记本的价格是 \(210 : 6 = 35\) ₽,十本是 \(35 \cdot 10 = 350\) ₽。吻合。
答案: 350 ₽。
示例 3. 反比关系:工人数量和天数
问题。 八个工人需要 15 天完成一项工程。如果十二个工人以同样的速度工作,需要多少天完成同样的工程?
步骤 1。 工人数量增加,所需天数减少。这是反比关系。
步骤 2。 建立比例,颠倒第二个比:
这里 \(x\) 是 12 个工人所需的天数,15 是 8 个工人所需的天数:它们的位置互换了,因为这是反比关系。
步骤 3。 交叉相乘:\(8 \cdot 15 = 12x\),即 \(120 = 12x\),所以 \(x = 10\)。
检查。 乘积恒定:\(8 \cdot 15 = 120\) 且 \(12 \cdot 10 = 120\)。吻合,且答案合理——天数减少了。
答案: 10 天。
示例 4. 地图比例尺
问题。 地图比例尺为 \(1 : 200\,000\)。地图上两个村庄之间的距离为 7 厘米。实际距离是多少?
步骤 1。 比例尺 \(1 : 200\,000\) 意味着:地图上的 1 厘米代表实际的 200 000 厘米。这是一个现成的比。
步骤 2。 建立比例:
步骤 3。 交叉相乘:\(1 \cdot x = 200\,000 \cdot 7\),即 \(x = 1\,400\,000\) 厘米。
步骤 4。 换算成方便的单位:1 公里等于 100 000 厘米,所以 \(1\,400\,000 : 100\,000 = 14\) 公里。
答案: 14 公里。
示例 5. 用比例解决百分比问题
问题。 班级有 25 名学生,其中 60% 的学生参加了远足。有多少人参加了远足?
步骤 1。 整体是 25 名学生,对应 100%。未知部分是 \(x\) 人,对应 60%。
步骤 2。 建立比例“部分 : 整体 = 百分比 : 100”:
步骤 3。 交叉相乘:\(100x = 25 \cdot 60 = 1500\),所以 \(x = 15\)。
检查。 25 人中的 15 人是 \(15 : 25 = 0.6\),即 60%。
答案: 15 人。
解决比例时的常见错误
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将数字“横着”相乘,而不是交叉相乘:在比例 5 : 2 = 20 : 8 中,计算 5 · 2 和 20 · 8。
基本性质是将极项与均项相乘,即对角线上的数:5 · 8 = 40 且 2 · 20 = 40。乘积相等——比例正确。而 5 · 2 和 20 · 8 不相等,没有任何意义。
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在反比问题中建立“正比”比例。六台泵以 10 小时注满水池;记录 6 : 15 = 10 : x 得到 15 台泵需要 25 小时。
泵的数量增加,所需时间应该减少,但结果却增加了:说明比例建立错了。第二个比应该颠倒:6 : 15 = x : 10,那么 15x = 60,x = 4 小时。一定要检查答案是否合理。
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交叉相乘后,除法弄反了:从等式 8x = 96 得到 x = 8 : 96。
要找到 x,用乘积除以 x 旁边的系数:x = 96 : 8 = 12。养成习惯,将找到的数代回原式检查:8 · 12 = 96,一切正确。
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单位不统一。在比例尺为 1 : 50 000 的问题中,地图上 3 厘米,答案写成“1.5”且不带单位,或者说是米。
先用比例尺给出的单位计算:3 · 50 000 = 150 000 厘米。然后再换算:150 000 厘米 = 1500 米 = 1.5 公里。答案中的单位和数字本身一样重要。
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混淆比和比例:要求建立比例时,只写了一个比“12 : 4”。
比是两个数的商,例如 12 : 4。比例是两个比的相等关系,其中必须有四个数和一个等号:12 : 4 = 30 : 10(检查:12 · 10 = 120 且 4 · 30 = 120)。
问答
比和比例有什么区别?
比是两个数的商,例如 12 : 4。比例是两个比的相等关系,其中有四个数:12 : 4 = 30 : 10。比回答“多少倍”的问题,而比例则说明两个这样的比较结果相等。
什么是比例的极项和均项?
在 a : b = c : d 的写法中,极项是位于两端的数,即 a 和 d。均项是位于中间的数,即 b 和 c。如果比例用分数表示,极项是第一个分数的分子和第二个分数的分母,均项是第一个分数的denominator和第二个分数的分母。
如何检查比例是否正确?
交叉相乘并比较乘积。例如,对于 9 : 12 = 15 : 20,计算 9 · 20 = 180 和 12 · 15 = 180 — 数字相等,则比例正确。如果乘积不同,比例不正确。
可以交换比例中的项吗?
可以,但要遵循规则。在一个正确的比例中,可以交换极项,可以交换均项,也可以同时颠倒两边——比例仍然正确。从 4 : 6 = 10 : 15 可以得到 4 : 10 = 6 : 15 或 6 : 4 = 15 : 10 — 对角线乘积处处等于 60。但只能交换一个数字是不允许的。
“交叉相乘解比例”是什么意思?
这是比例基本性质的俗称。将数字对角线交叉相乘:极项乘以极项,均项乘以均项。得到一个含有一个未知数的方程,通过一次除法即可求解。除了基本性质之外,没有单独的“交叉相乘法”。
如何在应用题中判断是正比还是反比关系?
在心里将第一个量增加一倍,然后观察第二个量。如果它也增加一倍——这是正比关系,比例直接写成。如果它减少一半——这是反比关系,第二个比需要颠倒。另一个标志是:正比关系中,两个量的比值恒定;反比关系中,它们的积恒定。
如何用比例解决百分比问题?
建立比例“部分 : 整体 = 百分比 : 100”,然后用交叉相乘法求解未知数。例如,350 的 12%:得到 x : 350 = 12 : 100,则 100x = 4200,x = 42。同样的方法也可以用来求整体或百分比。