Для решения данной задачи, давайте обозначим скорость течения реки как \( v \) км/ч. Собственная скорость катера составляет 8 км/ч. Когда катер плывет по течению, его полная скорость составит \( 8 + v \) км/ч, а против течения — \( 8 - v \) км/ч.
Катер проходит расстояние в 15 км по течению и 15 км против течения. Сначала найдем время, затраченное на каждый участок пути.
Время в пути по течению: \[ t_1 = \frac{15}{8 + v} \]
Время в пути против течения: \[ t_2 = \frac{15}{8 - v} \]
По условию задачи, общее время в пути составляет 4 часа: \[ t_1 + t_2 = 4 \] Подставим выражения для \( t_1 \) и \( t_2 \): \[ \frac{15}{8 + v} + \frac{15}{8 - v} = 4 \]
Теперь упростим это уравнение. Сначала можно умножить оба члена уравнения на \( (8 + v)(8 - v) \) для устранения знаменателей: \[ 15(8 - v) + 15(8 + v) = 4(8 + v)(8 - v) \]
Упростим левую часть: \[ 15 \cdot 8 - 15v + 15 \cdot 8 + 15v = 30 \cdot 8 = 240 \]
Теперь упростим правую часть. У нас есть разность квадратов: \[ 4(8^2 - v^2) = 4(64 - v^2) = 256 - 4v^2 \]
Итак, мы получаем уравнение: \[ 240 = 256 - 4v^2 \]
Теперь перенесем все в одну сторону: \[ 4v^2 = 256 - 240 \] \[ 4v^2 = 16 \]
Поделим обе стороны на 4: \[ v^2 = 4 \]
Теперь извлекаем корень из обоих сторон: \[ v = 2 \quad (\text{или } v = -2, \text{ но скорость не может быть отрицательной}) \]
Следовательно, скорость течения реки составляет: \[ \boxed{2 \text{ км/ч}}. \]
