Чтобы решить задачу, давайте обозначим:
- Скорость катера относительно воды — \( v_k \) км/ч.
- Скорость течения реки — \( v_t = 4 \) км/ч.
Когда катер движется против течения, его эффективная скорость равна \( v_k - v_t \), а когда по течению — \( v_k + v_t \).
Теперь запишем время, которое катер тратит на путь.
Против течения: время — 3 часа. Расстояние можно выразить как:
\( d = (v_k - 4) \cdot 3 \).По течению: время — 2 часа 15 минут, что равно \( \frac{9}{4} \) часа. Также расстояние можно выразить как:
\( d = (v_k + 4) \cdot \frac{9}{4} \).
Поскольку расстояния одинаковые, можем приравнять два уравнения:
\[ (v_k - 4) \cdot 3 = (v_k + 4) \cdot \frac{9}{4} \]
Теперь избавимся от дроби, умножив обе стороны на 4:
\[ 4 \cdot (v_k - 4) \cdot 3 = (v_k + 4) \cdot 9 \]
Это упрощается до:
\[ 12(v_k - 4) = 9(v_k + 4) \]
Раскроем скобки:
\[ 12v_k - 48 = 9v_k + 36 \]
Переносим все \( v_k \) на одну сторону, а постоянные на другую:
\[ 12v_k - 9v_k = 48 + 36 \]
Получаем:
\[ 3v_k = 84 \]
Теперь делим обе стороны на 3:
\[ v_k = 28 \, \text{км/ч} \]
Таким образом, собственная скорость катера составляет 28 км/ч.