Si obtengo 10 mpg subiendo una cuesta y 90 mpg bajando una colina, mi promedio es de 50 mpg. ¿Por qué obtengo 28 mpg en el nivel?

Primero, las matemáticas: es la distancia, no los galones que son iguales.
Entonces obtienes la respuesta promediando galones por milla: (1/10 + 1/90) / 2 = 1/18. Entonces logró 18 mpg para el ascenso y descenso simétrico a 10 y 90 mpg respectivamente. (Por cierto, esa es una buena razón por la que algunos automóviles europeos miden litros por cada 100 km: es más fácil de calcular).

En segundo lugar, la discrepancia: subir la colina implica una marcha baja, que es menos eficiente que una conducción nivelada. Bajar la colina puede requerir frenos, lo cual es menos eficiente que conducir de manera nivelada. Incluso si no lo hace, no puede tener mpg negativo si la colina es muy empinada, tal vez descienda en una velocidad baja. Por lo tanto, conducir en el nivel es más eficiente que recorrer la misma distancia con un ascenso y descenso. De ahí la mejora sustancial de 18mpg a 28 mpg.

El promedio de subir y bajar la colina no es de 50 mpg. Supongamos que la colina está a 10 millas cuesta arriba y 10 millas cuesta abajo. Subir la colina a 10 mpg usa 1 galón de gasolina. Bajar la colina a 90 mpg usa .1 galones de gasolina. Su consumo de combustible es de 20 millas / 1.1 galones = 18.2 mpg.