Давайте подробно разберем задачу и найдем скорость катера.
Дано:
- Время отправления: 12:00
- Время прибытия: 19:00
- Общий пробег в пути: сначала 80 км по течению, затем 99 км обратно.
- Скорость течения реки: 5 км/ч
- Нужно найти собственную скорость катера (без течения).
Шаг 1. Обозначим переменные:
пусть:
- V — собственная скорость катера (км/ч),
- V_r = 5 км/ч — скорость течения,
- Тогда скорость катера по течению: V + V_r,
- Против течения: V - V_r.
Шаг 2. Время движения по каждому участку:
Время по течению (от A до B):
\(\displaystyle t_1 = \frac{80}{V + 5}\).Время обратно (от B до C):
\(\displaystyle t_2 = \frac{99}{V - 5}\).
Общий потраченный вирус времени: \[ t_{\text{общий}} = t_1 + t_2. \]
Поскольку отправление было в 12:00, а завершение в 19:00, то: \[ t_{\text{общий}} = 7 \text{ часов}. \]
Шаг 3. Запишем уравнение
\[ \frac{80}{V + 5} + \frac{99}{V - 5} = 7. \]
Шаг 4. Решение уравнения
Приведем к общему знаменателю:
\[ \frac{80(V - 5) + 99(V + 5)}{(V + 5)(V - 5)} = 7. \]
Раскроем числитель:
\[ 80V - 80 \times 5 + 99V + 99 \times 5 = 80V - 400 + 99V + 495. \]
Объединим подобные:
\[ (80V + 99V) + (-400 + 495) = 179V + 95. \]
Обозначим знаменатель:
\[ V^2 - 25, \]
так как \( (V + 5)(V - 5) = V^2 - 25 \).
Запишем уравнение:
\[ \frac{179V + 95}{V^2 - 25} = 7. \]
Умножим обе части на \(V^2 - 25\):
\[ 179V + 95 = 7(V^2 - 25). \]
Раскроем скобки справа:
\[ 179V + 95 = 7V^2 - 175. \]
Перенесем все в левую сторону:
\[ 7V^2 - 179V - 175 - 95 = 0, \]
\[ 7V^2 - 179V - 270 = 0. \]
Шаг 5. Решение квадратного уравнения
Квадратное уравнение:
\[ 7V^2 - 179V - 270 = 0. \]
Используем формулу дискриминанта:
\[ D = b^2 - 4ac, \] где \(a=7\), \(b=-179\), \(c=-270\).
Посчитаем дискриминант:
\[ D = (-179)^2 - 4 \times 7 \times (-270) = 32041 + 7560 = 39501. \]
Теперь находим корни:
\[ V = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a} = \frac{179 \pm \sqrt{39501}}{14}. \]
Посчитаем \(\sqrt{39501}\): примерно 198.75.
Значит:
\[ V_1 = \frac{179 + 198.75}{14} = \frac{377.75}{14} \approx 26.98, \] \[ V_2 = \frac{179 - 198.75}{14} = \frac{-19.75}{14} \approx -1.41. \]
Поскольку скорость не может быть отрицательной, выбираем:
\[ V \approx 27 \text{ км/ч}. \]
Ответ:
Собственная скорость катера примерно равна 27 км/ч.