Давайте решим задачу пошагово и подробно объясним каждый этап.
Дано:
- Время отправления из пункта A — 12:00.
- Время возвращения в пункт C — 19:00.
- Расстояние по течению (от A до B) — 80 км.
- Расстояние обратно (от B до C) — 99 км.
- Скорость течения реки — 5 км/ч.
Нам нужно найти собственную скорость катера — обозначим её как v км/ч.
Шаг 1. Определение времени путешествия
Общее время похода: \[ 19:00 - 12:00 = 7 \text{ часов} \]
Это время с момента отправления до прибытия в пункт C.
Шаг 2. Вычисление времени на каждую часть пути
Обозначим:
- Время прохождения от A до B (по течению) — \( t_1 \).
- Время прохождения от B до C (против течения) — \( t_2 \).
Общее время: \[ t_1 + t_2 = 7 \text{ часов} \] (Уравнение 1).
Шаг 3. Выражение скоростей по течению и против течения
- Скорость катера по течению: \( v + 5 \) км/ч.
- Скорость катера против течения: \( v - 5 \) км/ч.
Составим выражения для времени:
\[ t_1 = \frac{\text{расстояние по течению}}{\text{скорость по течению}} = \frac{80}{v+5} \] \[ t_2 = \frac{\text{расстояние против течения}}{\text{скорость против течения}} = \frac{99}{v-5} \]
По условию: \[ t_1 + t_2 = 7 \]
Подставим: \[ \frac{80}{v+5} + \frac{99}{v-5} = 7 \]
Шаг 4. Решение уравнения
Домножим обе части уравнения на произведение знаменателей \((v+5)(v-5)\):
\[ 80(v-5) + 99(v+5) = 7 (v+5)(v-5) \]
Раскроем скобки: \[ 80v - 400 + 99v + 495 = 7 (v^2 - 25) \]
Объединим подобные: \[ (80v + 99v) + (-400 + 495) = 7v^2 - 175 \]
\[ 179v + 95 = 7v^2 - 175 \]
Перенесем все в одну сторону: \[ 7v^2 - 179v - 270 = 0 \]
Шаг 5. Решение квадратного уравнения
Квадратное уравнение: \[ 7v^2 - 179v - 270 = 0 \]
Используем формулу решения:
\[ v = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a} \]
где \(a=7\), \(b=-179\), \(c=-270\).
Вычислим дискриминант: \[ D = (-179)^2 - 4 \times 7 \times (-270) = 31921 + 7560 = 39481 \]
Найдем корень: \[ \sqrt{39481} \approx 198.7 \]
Подставим: \[ v = \frac{179 \pm 198.7}{2 \times 7} = \frac{179 \pm 198.7}{14} \]
Два возможных варианта:
- \( v_1 = \frac{179 + 198.7}{14} = \frac{377.7}{14} \approx 26.98 \)
- \( v_2 = \frac{179 - 198.7}{14} = \frac{-19.7}{14} \approx -1.41 \)
Так как скорость не может быть отрицательной, принимаем:
\[ \boxed{v \approx 27 \text{ км/ч}} \]
Ответ:
Собственная скорость катера примерно равна 27 км/ч.