Давайте решим эту задачу шаг за шагом.
Обозначим скорость, с которой первая труба пропускает воду, как \( x \) литров в минуту. Тогда скорость второй трубы будет \( x + 4 \) литра в минуту, поскольку первая труба пропускает на 4 литра меньше.
Теперь нам необходимо учесть, что резервуар объёмом 140 литров заполняется первой трубой на 4 минуты дольше, чем второй.
Для того, чтобы найти время, за которое каждая труба заполняет резервуар, используем формулу:
\[ \text{Время} = \frac{\text{Объем}}{\text{Скорость}} \]
Время, за которое заполняет резервуар первая труба: \[ t_1 = \frac{140}{x} \]
Время, за которое заполняет резервуар вторая труба: \[ t_2 = \frac{140}{x + 4} \]
Согласно условию, первая труба заполняет резервуар на 4 минуты дольше, чем вторая: \[ t_1 = t_2 + 4 \]
Подставим найденные выражения для \( t_1 \) и \( t_2 \): \[ \frac{140}{x} = \frac{140}{x + 4} + 4 \]
Теперь упростим это уравнение. Сначала умножим обе стороны на \( x(x + 4) \) (чтобы избавиться от дробей): \[ 140(x + 4) = 140x + 4x(x + 4) \]
Раскроем скобки: \[ 140x + 560 = 140x + 4x^2 + 16x \]
Убираем \( 140x \) с обеих сторон: \[ 560 = 4x^2 + 16x \]
Теперь приводим уравнение к стандартному виду: \[ 4x^2 + 16x - 560 = 0 \]
Делим все элементы на 4, чтобы упростить уравнение: \[ x^2 + 4x - 140 = 0 \]
Теперь решим это квадратное уравнение с помощью формулы корней: \[ x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a} \]
Где \( a = 1 \), \( b = 4 \), и \( c = -140 \): \[ x = \frac{-4 \pm \sqrt{4^2 - 4 \cdot 1 \cdot (-140)}}{2 \cdot 1} \] \[ x = \frac{-4 \pm \sqrt{16 + 560}}{2} \] \[ x = \frac{-4 \pm \sqrt{576}}{2} \] \[ x = \frac{-4 \pm 24}{2} \]
Теперь находим два возможных значения:
- \( x = \frac{20}{2} = 10 \)
- \( x = \frac{-28}{2} = -14 \) (это значение не подходит, так как скорость не может быть отрицательной).
Таким образом, скорость первой трубы: \[ x = 10 \text{ литров в минуту} \]
Теперь для проверки, скорость второй трубы будет: \[ x + 4 = 10 + 4 = 14 \text{ литров в минуту} \]
Таким образом, первая труба пропускает 10 литров воды в минуту.
