Рассмотрим задачу пошагово.
Дано:
- Расстояние между велосипедистами: 153 км
- Первый велосипедист движется со скоростью: \( v_1 = 10 \) км/ч
- Второй велосипедист:
- В первый час проехал: \( d_1 = 3 \) км
- В каждый следующий час:
- проезжает на 5 км больше, чем в предыдущий
Нам нужно найти, через сколько часов они встретятся.
Шаг 1: Определим путь второго велосипедиста за каждый час
- В первый час: 3 км
- Во второй час: \( 3 + 5 = 8 \) км
- В третий час: \( 8 + 5 = 13 \) км
- В четвертый: \( 13 + 5 = 18 \) км
- И так далее...
Это — прогрессия с первым членом \( a_1 = 3 \) км и разностью \( d = 5 \) км.
Общий пройденный за \( n \) часов путь:
\[
S_n = \frac{n}{2} (2a_1 + (n-1)d)
\]
Подставим:
\[
S_n = \frac{n}{2} (2 \times 3 + (n-1) \times 5) = \frac{n}{2} (6 + 5(n-1))
\]
Раскроем скобки:
\[
S_n = \frac{n}{2} (6 + 5n - 5) = \frac{n}{2} (5n + 1)
\]
или
\[
S_n = \frac{n}{2} (5n + 1)
\]
Шаг 2: Общий путь каждого велосипедиста через \( n \) часов
- Первый велосипедист за \( n \) часов:
\[ \text{Путь}_1 = v_1 \times n = 10n \] - Второй велосипедист за \( n \) часов:
\[ \text{Путь}_2 = S_n = \frac{n}{2} (5n + 1) \]
Общий пройденный путь на встречу:
\[
\text{Общая дистанция} = 10n + \frac{n}{2} (5n + 1)
\]
Они начально находятся на расстоянии 153 км. Поэтому, чтобы встретиться, должно выполниться:
\[ 10n + \frac{n}{2} (5n + 1) = 153 \]
Шаг 3: Решаем уравнение
\[ 10n + \frac{n}{2} (5n + 1) = 153 \]
Раскроем скобки:
\[ 10n + \frac{n}{2} \times 5n + \frac{n}{2} \times 1 = 153 \]
\[ 10n + \frac{5n^2}{2} + \frac{n}{2} = 153 \]
Домножим всё на 2, чтобы избавиться от дробей:
\[ 2 \times 10n + 2 \times \frac{5n^2}{2} + 2 \times \frac{n}{2} = 2 \times 153 \]
\[ 20n + 5n^2 + n = 306 \]
Объединим подобные:
\[ 5n^2 + 21n = 306 \]
Перенесем все в левую сторону:
\[ 5n^2 + 21n - 306 = 0 \]
Шаг 4: Решение квадратного уравнения
Используем формулу:
\[ n = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a} \] где \( a=5 \), \( b=21 \), \( c=-306 \).
Посчитаем дискриминант:
\[ D = 21^2 - 4 \times 5 \times (-306) = 441 + 4 \times 5 \times 306 \]
\[ 4 \times 5 = 20 \] \[ 20 \times 306 = 6120 \]
Значит,
\[ D = 441 + 6120 = 6561 \]
\(\sqrt{D} = \sqrt{6561} = 81\)
Теперь считаем \( n \):
\[ n = \frac{-21 \pm 81}{2 \times 5} = \frac{-21 \pm 81}{10} \]
Два варианта:
- \(\displaystyle n = \frac{-21 + 81}{10} = \frac{60}{10} = 6\)
- \(\displaystyle n = \frac{-21 - 81}{10} = \frac{-102}{10} = -10.2\)
Поскольку время не может быть отрицательным, приемлемый ответ:
\[ \boxed{n = 6\, \text{часов}} \]
Ответ:
Велосипедисты встретятся через 6 часов.