Обозначим:
- ( t ) — время, за которое первая труба наполняет бассейн,
- ( t + 2 ) — время, за которое вторая труба сливает воду.
Скорость заполнения первой трубы будет равна ( \frac{1}{t} ) (бассейн в единицах объема) в час, а скорость слива второй трубы равна ( \frac{1}{t + 2} ).
Когда обе трубы открыты, их совместная работа даёт:
[
\frac{1}{t} - \frac{1}{t + 2} = \frac{1}{24}
]
Теперь найдём общий знаменатель для левой части уравнения:
[
\frac{(t + 2) - t}{t(t + 2)} = \frac{2}{t(t + 2)}
]
Таким образом, уравнение можно записать как:
[
\frac{2}{t(t + 2)} = \frac{1}{24}
]
Перепишем его в виде:
[
2 \cdot 24 = t(t + 2)
]
Отсюда:
[
48 = t^2 + 2t
]
Приведём уравнение к стандартному виду:
[
t^2 + 2t - 48 = 0
]
Решаем это квадратное уравнение с помощью дискриминанта:
[
D = b^2 - 4ac = 2^2 - 4 \cdot 1 \cdot (-48) = 4 + 192 = 196
]
Находим корни уравнения:
[
t = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a} = \frac{-2 \pm 14}{2}
]
Получаем два значения:
- ( t = \frac{12}{2} = 6 )
- ( t = \frac{-16}{2} = -8 ) (отрицательное значение не имеет смысла в данном контексте)
Таким образом, время, за которое можно наполнить пустой бассейн через первую трубу при закрытой второй, составляет 6 часов.