Давайте внимательно разберём задачу и поэтапно решим её, чтобы понять все шаги.
Дано:
- Расстояние против течения — 175 км
- Скорость теплохода в неподвижной воде — 30 км/ч
- Время стоянки — 3 часа
- Время возвращения в пункт отправления — 15 часов после отплытия
- Скорость течения реки — неизвестна, обозначим её как ( v )
Шаг 1: Обозначения и составление уравнений
- Скорость теплохода против течения: ( 30 - v ) км/ч
- Скорость теплохода по течению: ( 30 + v ) км/ч
Шаг 2: Время движения по течению и против течения
Шаг 3: Общее время
Общее время:
[ t_{общ} = t_{против} + t_{по} + \text{время стоянки} + \text{время для возвращения} ]
Дано, что теплоход возвращается через 15 часов после отплытия:
[ t_{против} + 3, \text{часа} + t_{по} = 15 ]
Объяснение:
- Время на путь до пункта назначения + стоянка + путь обратно должно равняться 15 часам (поскольку в задаче указано “возвращается через 15 часов после отплытия”).
Но важное уточнение: поскольку возвращение в пункт отправления происходит после стоянки, время, затраченное на обратный путь, также включено. Итак, чтобы упростить:
Общее время в пути (туда + стоянка + обратно) равно 15 часам.
Учтём:
Туда: ( t_{против} )
Стоянка: 3 часа
Обратно: ( t_{по} )
Итого:
[ t_{против} + 3 + t_{по} = 15 ]
Шаг 4: Получение уравнения
Подставим выражения для ( t_{против} ) и ( t_{по} ):
[
\frac{175}{30 - v} + 3 + \frac{175}{30 + v} = 15
]
Приведем подобные члены:
[
\frac{175}{30 - v} + \frac{175}{30 + v} = 12
]
Шаг 5: Упростим уравнение
Объединим дроби левая часть:
[
175 \left( \frac{1}{30 - v} + \frac{1}{30 + v} \right) = 12
]
Общий знаменатель:
[
\frac{(30 + v) + (30 - v)}{(30 - v)(30 + v)} = \frac{60}{900 - v^2}
]
Поскольку:
[
\frac{1}{30 - v} + \frac{1}{30 + v} = \frac{(30 + v) + (30 - v)}{(30 - v)(30 + v)} = \frac{60}{900 - v^2}
]
подставим обратно:
[
175 \times \frac{60}{900 - v^2} = 12
]
Шаг 6: Решим уравнение относительно ( v )
[
\frac{175 \times 60}{900 - v^2} = 12
]
Перемножим числитель и упростим:
[
\frac{10500}{900 - v^2} = 12
]
Теперь умножим обе части на ( (900 - v^2) ):
[
10500 = 12 \times (900 - v^2)
]
Раскроем скобки:
[
10500 = 10800 - 12 v^2
]
Перенесем всё в левую сторону:
[
12 v^2 = 10800 - 10500 = 300
]
Найдём ( v^2 ):
[
v^2 = \frac{300}{12} = 25
]
Следовательно:
[
v = \pm 5
]
Так как скорость течения не может быть отрицательной по смыслу задачи, берем положительное значение:
[
v = 5 \text{ км/ч}
]
Ответ:
Скорость течения реки — 5 км/ч.
Если есть необходимость, я могу дополнительно объяснить или проверить расчет.