Для решения задачи о движении лодки и плота воспользуемся формулами для нахождения расстояния и скорости. Давайте разберемся с условиями:
Дано:
- Расстояние между пристанями \( A \) и \( B \) равно 45 км.
- Скорость течения реки \( v_{\text{течения}} = 4 \) км/ч.
- Плот проплыл 28 км за время \( t \), с момента отправления лодки.
Задача:
- Найти скорость лодки в неподвижной воде \( v_{\text{лодки}} \).
Решение:
Скорость плота относительно берега:
- Плот движется со скоростью течения, поэтому его скорость \( v_{\text{плота}} = 4 \) км/ч.
Время, за которое плот проплыл 28 км: \[ t = \frac{28 \, \text{км}}{4 \, \text{км/ч}} = 7 \, \text{ч} \] Это время \( t \) с момента, когда лодка начала движение.
Время, за которое плот проплыл до отправления лодки:
- Лодка отправилась через 1 час после плота, значит, ко времени возвращения плот плыл 8 часов.
- За этот час плот проплыл \( 4 \) км.
Расстояние, пройденное лодкой:
Лодка проходит весь путь от \( A \) до \( B \) и обратно, когда плот проходит оставшиеся \( 17 \) км:
Откуда видно, что \( 45 - 28 = 17 \) км осталось плоту.
Общая формула скорости лодки:
- Пусть скорость лодки относительно воды \( v_{\text{лодки}} \).
- Под действием течения вниз по течению её скорость \( v_{\text{сейчас}} = v_{\text{лодки}} + 4 \).
- Против течения: \( v_{\text{назад}} = v_{\text{лодки}} - 4 \).
Лодка проходит 90 км (\( 45 \ \text{км} \times 2 \)) и время в пути для неё также 7 часов.
Решающее уравнение: \[ \frac{45}{v_{\text{лодки}} + 4} + \frac{45}{v_{\text{лодки}} - 4} = 7 \]
Решим это уравнение:
\[ \frac{45}{v_{\text{лодки}} + 4} + \frac{45}{v_{\text{лодки}} - 4} = 7 \]
Обозначим \( x = v_{\text{лодки}} \). Тогда:
\[ \frac{45}{x + 4} + \frac{45}{x - 4} = 7 \]
Приведем к общему знаменателю и решим:
\[ 45(x - 4) + 45(x + 4) = 7(x^2 - 16) \]
\[ 45x - 180 + 45x + 180 = 7x^2 - 112 \]
\[ 90x = 7x^2 - 112 \]
\[ 7x^2 - 90x - 112 = 0 \]
Найдем корни квадратного уравнения, используя дискриминант:
\[ D = b^2 - 4ac = 90^2 - 4 \times 7 \times 112 = 8100 + 3136 = 11236 \]
\[ x = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a} = \frac{90 \pm \sqrt{11236}}{14} \]
Рассчитаем и выберем физически возможный корень (положительный).
Решив, получим \( x \approx 14 \).
Таким образом, скорость лодки в неподвижной воде примерно 14 км/ч.