Давайте подробно разберем задачу и решим ее пошагово.
Дано:
- Время отправления: 12:00
- Время прибытия в пункт C: 19:00
- Расстояние по течению: 80 км
- Расстояние против течения: 99 км
- Скорость течения реки: 5 км/ч
- Не указана скорость катера относительно воды: обозначим её как \( v \) км/ч.
Нам нужно найти собственную скорость катера \( v \).
Шаг 1. Определим, сколько всего времени длилось путешествие
От 12:00 до 19:00 — это 7 часов.
Общее время в пути:
\[ T_{общ} = 7 \text{ часов} \]
Шаг 2. Распределим время по пути
Обозначим:
- время в пути по течению — \( t_1 \)
- время против течения — \( t_2 \)
Т.к. весь путь длился 7 часов:
\[ t_1 + t_2 = 7 \]
Шаг 3. Выразим скорости в каждом участке
- По течению: катер движется со скоростью \( v + 5 \) км/ч.
- Против течения: со скоростью \( v - 5 \) км/ч.
Обязательно учитываем, что расстояния по всему маршруту — 80 км (по течению) и 99 км (против течения).
Шаг 4. Запишем выражения для времени на каждом участке
Время на пути по течению:
\[ t_1 = \frac{80}{v + 5} \]
Время на пути против течения:
\[ t_2 = \frac{99}{v - 5} \]
Общая сумма равна 7 часам:
\[ \frac{80}{v + 5} + \frac{99}{v - 5} = 7 \]
Шаг 5. Решим полученное уравнение
Упростим уравнение:
\[ \frac{80}{v + 5} + \frac{99}{v - 5} = 7 \]
Общий знаменатель: \( (v + 5)(v - 5) = v^2 - 25 \).
Перепишем левую часть с общим знаменателем:
\[ \frac{80(v - 5) + 99(v + 5)}{v^2 - 25} = 7 \]
Раскроем скобки в числителе:
\[ 80v - 80 \cdant + 99v + 495 \]
То есть:
\[ (80v + 99v) + (-80 + 495) = 179v + 415 \]
Следовательно:
\[ \frac{179v + 415}{v^2 - 25} = 7 \]
Шаг 6. Решим полученное уравнение относительно \( v \)
Умножим обе части на знаменатель:
\[ 179v + 415 = 7(v^2 - 25) \]
Раскроем правую часть:
\[ 179v + 415 = 7v^2 - 175 \]
Перенесем все в левую сторону:
\[ 7v^2 - 179v - 175 - 415 = 0 \]
Объединим константы:
\[ 7v^2 - 179v - 590 = 0 \]
Шаг 7. Решим квадратное уравнение
Коэффициенты:
- \( a = 7 \)
- \( b = -179 \)
- \( c = -590 \)
Дискриминант:
\[ D = b^2 - 4ac = (-179)^2 - 4 \cdot 7 \cdot (-590) \]
Вычислим:
\[ 179^2 = 32041 \]
\[ 4 \cdot 7 \cdot 590 = 4 \cdot 7 \cdot 590 = 4 \cdot 4130 = 16520 \]
Так как \( c \ отрицательное, \) то:
\[ D = 32041 + 16520 = 48561 \]
Найдем корни по формуле:
\[ v = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a} \]
Подставим числовые значения:
\[ v = \frac{179 \pm \sqrt{48561}}{14} \]
Вычислим \( \sqrt{48561} \):
Приблизительно:
\[ \sqrt{48561} \approx 220.36 \]
Следовательно, два варианта:
1.
\[ v = \frac{179 + 220.36}{14} \approx \frac{399.36}{14} \approx 28.53 \text{ км/ч} \]
2.
\[ v = \frac{179 - 220.36}{14} \approx \frac{-41.36}{14} \approx -2.95 \text{ км/ч} \]
Так как скорость не может быть отрицательной, принимаем положительный ответ:
\[ \boxed{v \approx 28.5 \text{ км/ч}} \]
Ответ:
Собственная скорость катера примерно равна 28.5 км/ч.