Пробки
Пусть из спального микрорайона в центр города проложены две дороги – Северная и Южная. Каждое утро по ним едет фиксированное число автомобилистов. При этом из-за возможных пробок время движения зависит от того, сколько людей выберет каждую из дорог. По Северной можно добраться за $25+30x_1$ мин., по Южной – за $15+70x_2$ мин., где $x_1$ и $x_2$ – доли едущих по ним автомобилистов. Предположим, что люди выбирают дорогу, исходя из единственного критерия – желания добраться побыстрее. На сколько минут сократится ожидаемое время в пути, если Северную дорогу расширить втрое? На сколько процентов при этом изменится число автомобилистов на Северной и Южной дорогах.
Ответ
На Северной дороге число автомобилистов выросло на $25\%$, на Южной — уменьшилось на $37{,}5\%$.
Решение
Если люди минимизируют затраты времени, то в равновесии время движения по обеим дорогам должно быть одинаково. В противном случае найдутся те, кто захочет изменить свое поведение, сделав выбор в пользу более быстрой из дорог. В исходной ситуации это приводит к равенству $25+30x_1 = 15+70x_2$. Поскольку суммарная доля едущих по Северной и Южной дорогам составляет $100\%$ (то есть $x_1+x_2=1$), условие примет вид $25+30x_1 = 15+70(1 - x_1)$. Отсюда можно найти доли $x_1 = 0,6 = 60\%$ и $x_2 = 1 - 0,6 = 0,4 = 40\%$. Если Северную дорогу расширить втрое, то втрое уменьшится дополнительное время передвижения, связанное с пробками. Например, если по расширенной втрое дороге поедет $60\%$ машин (по каждой полосе $20\%$), то это будет эквивалентно по времени ситуации с $20\%$ машин до расширения дороги. Таким образом, время передвижения по Северной дороге станет равным $25 + 10x_1$. В равновесии снова будет наблюдаться равенство: $25+10x_1 = 15+70(1 - x_1)$, откуда находим новые доли $x_1 = 0,75 = 75\%$ и $x_2 = 1 - 0,75 = 0,25 = 25\%$. Время передвижения можно найти, подставив равновесную долю в любую из частей уравнения. В исходной ситуации ожидаемое время составляет $25+30 \cdot 0,6 = 43$ мин., в новой ситуации оно станет равным $25+10 \cdot 0,75 = 32,5$ мин. Таким образом, расширение дороги привело к сокращению времени в пути на $10,5$ мин. Доля автомобилистов, едущих по Северной дороге выросла с $60$ до $75$ процентов. Это означает увеличение в $\dfrac{75}{60} =1,25$ раза, то есть на $25\%$. Доля автомобилистов, выбирающих Южную дорогу, напротив, упала с $40$ до $25$ процентов, изменение произошло в $\dfrac{25}{40} = 0,625$ раза, то есть число автомобилистов стало меньше на $37,5\%$. Отметим, что в условии спрашивается про проценты, а не процентные пункты, поэтому ответ выросла на $15\%$ и упала на $15\%$ является неправильным. Ответ: На Северной дороге число автомобилистов выросло на $25\%$, на Южной дороге — уменьшилось на $37,5\%$.