速さの問題

2024年 第1回の問題です。

AからBまでは上り坂、BからCまでは平らな道、CからDまでは下り坂となっている登山コースがあります。花子さんはA地点から、よし子さんはD地点から同時に出発したところ、1時間45分後に花子さんが平らな道を\frac{5}{6}だけ進んだところで2人は出会いました。また、花子さんがD地点に着いた5分後によし子さんがA地点に着きました。 2 人はどちらも上り坂を時速 1.5km、平らな道を時速 3km、下り坂を時速2kmで進みます。このとき、次の問いに答えなさい。
(1)よし子さんが B 地点に着いたのは、花子さんがC地点に着いてから何分後ですか。
(2)花子さんが A 地点を出発してからD地点に着くまでに何時間何分かかりましたか。
(3)2 人はしばらく休んだ後、再び同時に出発し、来た道を戻りました。しかし、途中で雨が降り始めたため、すぐに花子さんは残りの上り坂と平らな道を進む速さだけ\frac{6}{5}倍にしました。また、よし子さんは下り坂を進む速さだけ\frac{5}{4}倍にしたところ、花子さんがA地点に着くと同時によし子さんがD地点に着きました。 雨が降り始めたのは2人が再び出発してから何分後ですか。

【解説と解答】
(1)

二人とも上り、下り、平地での速さは同じです。したがってAからBまでとCからDまでの距離が同じであれば、BCの中央で出会いますが、BからBCの5/6で出会っているので、CDの方がABよりも長いことがわかります。ABとCDの差(図のEDの距離)を花子さんは下り、よしこさんは上りますから、1.5:2=3:4なので、かかる時間は花子さん:よし子さん=3:4です。この差が5分ですから、花子さんは15分で下るので、2×\frac{15}{60}=0.5kmがEDの距離になります。0.5kmをよし子さんがのぼるのに0.5÷1.5×60=20分かかるので、よし子さんがCに着くのは、花子さんがBに着いてから20分後です。したがってよし子さんは花子さんがCについてから20分後にBに着きます。
(答え)20分後
(2)BC間を【6】とすれば、出会うまでに花子さんは【5】、よし子さんは【1】動いているので、花子さんは【4】の距離を20分で移動したことになるから、【6】の距離は20÷4×6=30分かかります。
花子さんはBから出会うまでに25分かかるので、AからBまで1時間45分-25分=1時間20分ですから、ABは1.5×\frac{4}{3}=2kmです。
CDは2+0.5=2.5kmですから、2.5÷2=1.25=1時間15分かかるので、1時間20分+30分+1時間15分=3時間5分

(答え)3時間5分
(3)速さが変わった後は、花子さんは上りが1.5×\frac{6}{5}=1.8km、
平地が3×\frac{6}{5}=3.6kmです。よし子さんは下りが2×\frac{5}{4}=2.5kmです。
よし子さんがCからDに下るのはすべて時速2.5kmですから、2.5÷2.5=1時間。2÷1.5+30分+1時間ですから、2時間50分かかっています。
花子さんはABを下るのが2÷2=1時間、平地が1.5÷3.6×60=25分ですから、DからCに上るのに2時間50分-1時間-25分=1時間25分=\frac{17}{12}時間です。CD間は2.5kmですから
(1.8×\frac{17}{12}-2.5)÷(1.8-1.5)=\frac{1}{6}時間=10分が1.5kmで動いた時間です。
(答え)10分後

【解説動画】