Для решения задачи обозначим следующие параметры:
- \(V_p\) – скорость патрульного катера (м/с),
- \(V_c\) – скорость круизного лайнера (м/с),
- \(V_g\) – скорость грузового судна (м/с),
- \(L_c = 100\) м – длина круизного лайнера,
- \(L_g = 200\) м – длина грузового судна.
Согласно условию, скорость круизного лайнера в полтора раза меньше скорости грузового судна: \[ V_c = \frac{1}{1.5} V_g = \frac{2}{3} V_g. \]
1. Определим скорость патрульного катера
Патрульный катер обгоняет круизный лайнер за 10 секунд. За это время катер должен пройти длину яхты: \[ L_c = V_p \cdot t - V_c \cdot t, \] где \(t = 10\) с. Это можно записать как: \[ L_c = (V_p - V_c) \cdot t. \] Подставим известные значения: \[ 100 = (V_p - V_c) \cdot 10. \] Разделим обе стороны на 10: \[ V_p - V_c = 10. \]
2. Определим скорость грузового судна
Теперь рассмотрим встречное грузовое судно, которое проходит мимо катера за 5 секунд. Патрульный катер и грузовое судно движутся навстречу друг другу, и проходя мимо, катер также должен пройти длину грузового судна: \[ L_g = (V_p + V_g) \cdot t. \] Подставим известные значения: \[ 200 = (V_p + V_g) \cdot 5. \] Разделим обе стороны на 5: \[ V_p + V_g = 40. \]
3. Решим систему уравнений
Мы получили систему уравнений:
- \(V_p - V_c = 10\)
- \(V_p + V_g = 40\)
Теперь подставим \(V_c = \frac{2}{3} V_g\) в первое уравнение: \[ V_p - \frac{2}{3} V_g = 10. \]
Умножим все на 3, чтобы избавиться от дробей: \[ 3V_p - 2V_g = 30 \quad (1). \]
Теперь из второго уравнения выразим \(V_p\): \[ V_p = 40 - V_g \quad (2). \]
Подставим (2) в (1): \[ 3(40 - V_g) - 2V_g = 30, \] \[ 120 - 3V_g - 2V_g = 30, \] \[ 120 - 5V_g = 30, \] \[ 5V_g = 90, \] \[ V_g = 18 \text{ м/с}. \]
Теперь найдем \(V_p\) используя \(V_p + V_g = 40\): \[ V_p + 18 = 40, \] \[ V_p = 22 \text{ м/с}. \]
Ответ
Следовательно, скорости выражены в м/с:
- Скорость патрульного катера \(V_p = 22\) м/с,
- Скорость грузового судна \(V_g = 18\) м/с.
