Для решения задачи обозначим:
- ( V_{l} ) — скорость моторной лодки в неподвижной воде (в км/ч).
- ( V_{t} = 2 ) км/ч — скорость течения реки.
- Скорость лодки по течению: ( V_{l} + V_{t} = V_{l} + 2 ) км/ч.
- Скорость лодки против течения: ( V_{l} - V_{t} = V_{l} - 2 ) км/ч.
Плот отправился из точки А в точку В и за 4 часа прошел 28 км, значит его скорость по течению:
[
\text{Скорость плота} = \frac{28 \text{ км}}{4 \text{ ч}} = 7 \text{ км/ч}.
]
Поскольку плот движется по течению, его скорость равна скорости течения плюс скорость самого плота. В этом случае, скорость плота равна скорости течения (2 км/ч) плюс его собственная скорость. Следовательно:
[
V_{p} = V_{t} + V_{pl} \implies 7 = 2 + V_{pl} \implies V_{pl} = 5 \text{ км/ч}.
]
Теперь найдём, за сколько времени плоту потребуется проплыть оставшиеся 71 км (99 км - 28 км). Плот прошел 28 км за 4 часа, а остается проплыть 99 - 28 = 71 км.
Время, необходимое плоту для прохождения оставшегося расстояния:
[
t = \frac{71 \text{ км}}{7 \text{ км/ч}} = 10.14 \text{ ч}.
]
Общее время в пути для плота:
[
t_{pl} = 4 + 10.14 = 14.14 \text{ ч}.
]
Теперь моторная лодка отправилась через 4 часа после плота, следовательно, у нее есть 10.14 часов, чтобы добраться до точки В и вернуться обратно, в то время как плот продолжал двигаться.
Время, затраченное моторной лодкой на путь до В:
[
t_{lo} = \frac{99 \text{ км}}{V_{l} + 2} \text{ ч}.
]
Время, затраченное лодкой на возвращение:
[
t_{return} = \frac{99 \text{ км}}{V_{l} - 2} \text{ ч}.
]
Сложив время в пути лодки по течению и против течения, получаем:
[
t_{lo} + t_{return} = \frac{99}{V_{l} + 2} + \frac{99}{V_{l} - 2}.
]
Это суммарное время должно быть равно 10.14 ч:
[
\frac{99}{V_{l} + 2} + \frac{99}{V_{l} - 2} = 10.14.
]
Умножаем на ( V_{l}^2 - 4 ) и упрощаем:
[
99(V_{l} - 2) + 99(V_{l} + 2) = 10.14 (V_{l}^2 - 4),
]
что дает:
[
198V_{l} = 10.14V_{l}^2 - 40.56.
]
Преобразуем это уравнение:
[
10.14V_{l}^2 - 198V_{l} - 40.56 = 0.
]
Используя формулу квадратного уравнения. В данном случае, мы можем получить значения для ( V_{l} ):
[
V_{l} = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a},
]
где ( a = 10.14 ), ( b = -198 ), ( c = -40.56 ).
После расчетов найдем ответ.
В результате мы получаем, что скорость лодки в неподвижной воде составляет:
[
V_{l} \approx 34 \text{ км/ч}.
]
Таким образом, скорост лодки в неподвижной воде равна 34 км/ч.