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問題
あるプールに水を溜めるための給水栓Aと給水栓B、そして水を抜くための排水口Cがある。給水栓Aのみではプールを満タンにするのに6時間、給水栓Bのみでは4時間かかる。一方、排水口Cのみでは満タンの水をすべて抜くのに3時間かかる。給水栓AとBを同時に使いながら、排水口Cからも同時に水を抜くとき、空の状態からプールが満タンになるまでに何時間かかるか。
選択肢
- A:8時間
- B:10時間
- C:12時間
- D:15時間
答え:C
解説
この問題を解くには、まず各給水栓と排水口が1時間あたりにできる仕事の量を分数で考え、それらを合計して、プールが1時間あたりにどれだけ満たされるかを求めます。
ステップ1:各給水栓と排水口の1時間あたりの仕事量を求める
プールの満タンの量を「1」とします。
給水栓A(給水): 6時間でプールを満タンにするので、1時間あたりの給水量は1/6です。
給水栓B(給水): 4時間でプールを満タンにするので、1時間あたりの給水量は1/4です。
排水口C(排水): 3時間でプールを空にするので、1時間あたりの排水量は1/3です。
ステップ2:1時間あたりの全体の給水量と排水量を計算する
全体の給水量(AとB):
1/6+1/4=2/12+3/12=5/12
全体の排水量(C):
1/3=4/12
ステップ3:1時間あたりのプールの水量の変化量を求める
給水と排水を同時に行うので、1時間あたりにプールに増える水の量は「全体の給水量」から「全体の排水量」を引いて求めます。
プールの水量の変化量
5/12-4/12=1/12
これは、1時間あたりにプールの水の満タンの量の
1/12
が増えることを意味します。
ステップ4:プールが満タンになるまでの時間を計算する
プールが満タンになるのにかかる時間は、満タンの量「1」を1時間あたりの増える量で割ることで求められます。
かかる時間=1÷1/12=1×12=12時間
したがって、空の状態からプールが満タンになるのにかかる時間は12時間です。