Давайте решим задачу пошагово и подробно объясним каждый этап.
Дано:
- Расстояние против течения = 176 км
- Время на путь против течения = \( t_1 \)
- Время на обратный путь по течению = \( t_2 \)
- Время на обратный путь меньше времени против течения на 3 часа: \( t_1 - t_2 = 3 \)
- Скорость течения \( v_т = 3 \) км/ч
- Нужно найти скорость лодки в неподвижной воде \( v_л \)
Шаг 1: Запишем известные формулы
Пусть:
- \( v_л \) — скорость лодки в неподвижной воде (что нужно найти)
- \( v_т = 3 \) — скорость течения
Скорость лодки внутри реки:
- против течения: \( v_1 = v_л - v_т \)
- по течению: \( v_2 = v_л + v_т \)
Время дороги:
- против течения: \( t_1 = \frac{S}{v_1} = \frac{176}{v_л - 3} \)
- по течению: \( t_2 = \frac{S}{v_2} = \frac{176}{v_л + 3} \)
По условию: \( t_1 - t_2 = 3 \)
Шаг 2: Запишем уравнение
\[ \frac{176}{v_л - 3} - \frac{176}{v_л + 3} = 3 \]
Шаг 3: Решим уравнение
Объединим левую часть, чтобы избавиться от дробей:
\[ \frac{176(v_л + 3) - 176(v_л - 3)}{(v_л - 3)(v_л + 3)} = 3 \]
Раскроем скобки в числителе:
\[ 176v_л + 176 \times 3 - 176v_л + 176 \times 3 = 3 (v_л^2 - 9) \]
Обратите внимание, что \( 176v_л - 176v_л = 0 \), а remainingсумма:
\[ 176 \times 3 + 176 \times 3 = 2 \times 176 \times 3 \]
Воспользуемся подсказкой:
\[ 2 \times 176 \times 3 = 2 \times 528 = 1056 \]
Теперь уравнение принимает вид:
\[ \frac{1056}{v_л^2 - 9} = 3 \]
Шаг 4: Решим полученное уравнение
Перемножим обе части на \( v_л^2 - 9 \):
\[ 1056 = 3 (v_л^2 - 9) \]
Разобьём правую часть:
\[ 1056 = 3v_л^2 - 27 \]
Перенесём все в уравнение:
\[ 3v_л^2 = 1056 + 27 = 1083 \]
Найдем \( v_л^2 \):
\[ v_л^2 = \frac{1083}{3} = 361 \]
И, соответственно, \( v_л \):
\[ v_л = \pm \sqrt{361} = \pm 19 \]
Так как речь о скорости, то берем положительное значение:
\[ \boxed{v_л = 19 \text{ км/ч}} \]
Ответ:
Скорость лодки в неподвижной воде — 19 км/ч.