十字交叉法是一种用于解决比例混合、溶液混合等问题的简便方法,其核心是通过交叉相乘简化计算。以下是具体运算步骤及应用要点:
一、基本公式与原理
十字交叉法适用于满足以下条件的方程:
$$M_1 \cdot n_1 + M_2 \cdot n_2 = M \cdot (n_1 + n_2)$$
其中:
$M_1, M_2$:两组分的平均量(如浓度、密度等)
$n_1, n_2$:两组分的数量
$M$:混合后的平均量
通过变形可得比例关系:
$$\frac{M_1 - M}{M_2 - M} = \frac{n_2}{n_1}$$
或
$$\frac{M_2 - M}{M_1 - M} = \frac{n_1}{n_2}$$
二、具体运算步骤
识别问题类型
确定是否涉及比例混合(如溶液浓度、人数增长率等)。
列出方程
根据题目条件建立方程,例如:
- 溶液混合:$M_1 \cdot x + M_2 \cdot y = (M_1 + M_2) \cdot z$($x, y$为各组分量,$z$为混合后平均量)。
- 增长率问题:$A \cdot a + B \cdot b = (A + B) \cdot r$($a, b$为增长率,$r$为总增长率)。
交叉相乘求解
将方程变形为比例形式,通过交叉相乘计算未知量。例如:
- 溶液混合:$\frac{M_1 - M}{M_2 - M} = \frac{y}{x}$。
- 增长率问题:$\frac{r - b}{a - r} = \frac{A}{B}$。
三、应用示例
溶液混合
已知98%浓硫酸与15%稀硫酸混合后密度为59%,求质量比。设浓硫酸质量为$x$,稀硫酸质量为$y$,则:
$$0.98x + 0.15y = 0.59(x + y)$$
通过十字交叉法可得:
$$\frac{0.98 - 0.59}{0.15 - 0.59} = \frac{y}{x}$$
解得$x:y = 1:1$。
人数增长率
2015年女生人数为$A$,男生人数为$B$,2016年女生增长$a\%$,男生增长$b\%$,总人数增长$r\%$。根据:
$$A \cdot a + B \cdot b = (A + B) \cdot r$$
通过十字交叉法可求出$\frac{A}{B}$。
四、注意事项
适用条件:需满足“交叉相乘后等式成立”,且混合后量(如总质量、总浓度)为已知。
变形技巧:通过移项将方程转化为比例形式,简化计算。
通过以上步骤,可高效解决涉及比例混合的数学问题。