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.