Давайте разберемся с задачей пошагово.
Обозначим:
- скорость первого автомобиля — \( v_1 \) (км/ч)
- скорость второго автомобиля — \( v_2 \) (км/ч)
По условию:
- расстояние между пунктами А и В — 240 км
- второй автомобиль выехал через 1 час после первого
- второй автомобиль двигался на 20 км/ч быстрее первого, то есть: \[ v_2 = v_1 + 20 \]
Цель: найти \( v_2 \).
Шаг 1: Время, затраченное первым автомобилем на путь
Первый автомобиль начал движение в пункт А и ехал на протяжении всего времени до прибытия в В.
Обозначим для первого автомобиля время пути как \( t_1 \) (часы). Тогда: \[ \text{Расстояние} = \text{скорость} \times \text{время} \] Иначе: \[ 240 = v_1 \times t_1 \] Отсюда: \[ t_1 = \frac{240}{v_1} \]
Шаг 2: Время, затраченное вторым автомобилем
Второй автомобиль выехал через 1 час после первого, и его время в пути — \( t_2 \).
Время в пути второго автомобиля равно: \[ t_2 = t_1 - 1 \]
Поскольку оба автомобиля прибыли в пункт В одновременно, то их время в пути совпадает. Но второму автомобилю время в пути — это \( t_2 \).
Это значит, что время, которое он провел в пути, равно \( t_2 = t_1 - 1 \).
Шаг 3: Общее выражение для пути второго автомобиля
Время второго автомобиля: \[ t_2 = t_1 - 1 \] длина пути: \[ 240 = v_2 \times t_2 \] или: \[ v_2 = \frac{240}{t_2} = \frac{240}{t_1 - 1} \]
Так как \( v_2 = v_1 + 20 \): \[ v_1 + 20 = \frac{240}{t_1 - 1} \]
Однако из Шага 1 у нас есть \( t_1 = \frac{240}{v_1} \). Подставим это в выражение: \[ v_1 + 20 = \frac{240}{\frac{240}{v_1} - 1} \]
Шаг 4: Решение уравнения
Запишем: \[ v_1 + 20 = \frac{240}{\frac{240}{v_1} - 1} \]
Обозначим \( v_1 = x \), тогда:
\[ x + 20 = \frac{240}{\frac{240}{x} - 1} \]
Упростим знаменатель:
\[ \frac{240}{x} - 1 = \frac{240 - x}{x} \]
Следовательно, уравнение становится:
\[ x + 20 = \frac{240}{\frac{240 - x}{x}} = 240 \times \frac{x}{240 - x} \]
Теперь упростим правую часть:
\[ x + 20 = \frac{240x}{240 - x} \]
Перенесем все в уравнение:
\[ (x + 20)(240 - x) = 240x \]
Раскроем скобки:
\[ ( x + 20 )( 240 - x ) = 240x \] \[ x \times 240 - x^2 + 20 \times 240 - 20x = 240x \]
Посчитаем:
\[ 240x - x^2 + 4800 - 20x = 240x \]
Объединим похожие слагаемые:
\[ (240x - 20x) - x^2 + 4800 = 240x \] \[ 220x - x^2 + 4800 = 240x \]
Перенесем все в левую часть:
\[ 220x - x^2 + 4800 - 240x = 0 \] \[ (220x - 240x) - x^2 + 4800 = 0 \] \[ -20x - x^2 + 4800 = 0 \]
Перепишем:
\[ - x^2 - 20x + 4800 = 0 \]
Упростим, умножив всю формулу на -1, чтобы было удобнее:
\[ x^2 + 20x - 4800 = 0 \]
Шаг 5: Решение квадратного уравнения
Решим уравнение:
\[ x^2 + 20x - 4800 = 0 \]
Дискриминант:
\[ D = (20)^2 - 4 \times 1 \times (-4800) = 400 + 19200 = 19600 \]
Корень дискриминанта:
\[ \sqrt{D} = \sqrt{19600} = 140 \]
Выражения для корней уравнения:
\[ x = \frac{-20 \pm 140}{2} \]
Рассчитаем оба варианта:
- \[ x = \frac{-20 + 140}{2} = \frac{120}{2} = 60 \]
- \[ x = \frac{-20 - 140}{2} = \frac{-160}{2} = -80 \]
Психологически скорость не может быть отрицательной, значит, выбираем:
\[ v_1 = 60 \text{ км/ч} \]
Тогда скорость второго автомобиля:
\[ v_2 = v_1 + 20 = 60 + 20 = 80 \text{ км/ч} \]
Ответ:
Вторая машина ехала со скоростью 80 км/ч.