Давайте решим задачу пошагово, подробно объясняя каждое действие.
Дано:
- За 3 часа по течению и 4 часа против течения теплоход проходит 380 км.
- За 1 час по течению и 30 минут (0,5 часа) против течения теплоход проходит 85 км.
Обозначим:
- \( v \) — собственная скорость теплохода (в км/ч),
- \( u \) — скорость течения (в км/ч).
Цели:
Найти \( v \) и \( u \).
Шаг 1. Запишем уравнения для каждой ситуации.
По течению, скорость теплохода — \( v + u \).
Против течения, скорость — \( v - u \).
Шаг 2. Первое уравнение (по условию — 380 км).
Знаем, что теплоход за 3 часа плывет по течению, и за 4 часа — против течения, всего пройдено 380 км.
Поскольку за соответствующее время путь равен скорости умноженной на время, запишем:
\[ \text{Путь по течению} + \text{Путь против течения} = 380 \]
или
\[ \text{Путь по течению} = (v + u) \times 3 \] \[ \text{Путь против течения} = (v - u) \times 4 \]
Тогда
\[ 3(v + u) + 4(v - u) = 380 \]
Раскроем скобки:
\[ 3v + 3u + 4v - 4u = 380 \]
Объединим похожие члены:
\[ (3v + 4v) + (3u - 4u) = 380 \]
\[ 7v - u = 380 \quad \text{(Уравнение 1)} \]
Шаг 3. Второе уравнение (по условию — 85 км).
Знаем, что за 1 час по течению и 0,5 часа против течения теплоход проходит 85 км.
Путь по течению:
\[ (v + u) \times 1 = v + u \]
Путь против течения:
\[ (v - u) \times 0,5 = \frac{v - u}{2} \]
Общий путь равен сумме:
\[ v + u + \frac{v - u}{2} = 85 \]
Упростим левую сторону:
\[ v + u + \frac{v}{2} - \frac{u}{2} = 85 \]
Объединим члены:
\[ v + \frac{v}{2} + u - \frac{u}{2} = 85 \]
Запишем в общем виде:
\[ \left(v + \frac{v}{2}\right) + \left(u - \frac{u}{2}\right) = 85 \]
Это:
\[ \frac{2v}{2} + \frac{v}{2} + \frac{2u}{2} - \frac{u}{2} = 85 \]
или
\[ \frac{2v + v}{2} + \frac{2u - u}{2} = 85 \]
\[ \frac{3v}{2} + \frac{u}{2} = 85 \]
Умножим обе части на 2, чтобы избавиться от дробей:
\[ 3v + u = 170 \]
Это уравнение 2.
Шаг 4. Решим систему уравнений:
\[ \begin{cases} 7v - u = 380 \quad \text{(1)} \\ 3v + u = 170 \quad \text{(2)} \end{cases} \]
Добавим уравнения (1) и (2), чтобы избавиться от \( u \):
\[ (7v - u) + (3v + u) = 380 + 170 \] \[ 7v + 3v + (- u + u) = 550 \] \[ 10v = 550 \]
Отсюда:
\[ v = \frac{550}{10} = 55 \]
Теперь подставим \( v = 55 \) в уравнение (2):
\[ 3 \times 55 + u = 170 \] \[ 165 + u = 170 \] \[ u = 170 - 165 = 5 \]
Ответ:
\[ \boxed{ \text{Собственная скорость теплохода } v = 55 \text{ км/ч} } \] \[ \boxed{ \text{Скорость течения } u = 5 \text{ км/ч} } \]
Если нужно, я могу дополнительно объяснить любой шаг.