Давайте решим задачу по частям, подробно объясняя каждый шаг.
Обозначения:
- \( v \) — скорость лодки от пристани до острова (искомуется).
- Тогда скорость на обратном пути — \( v + 2 \) км/ч.
Дано:
- Расстояние в обе стороны — 70 км.
- Время на обратном пути меньше на 4 часа, чем туда.
Пусть время путешествия от пристани до острова — \( t_1 \) часов.
Тогда время обратного пути — \( t_2 \) часов.
По условию:
\[ t_2 = t_1 - 4 \]
Из формулы поездки \( \text{расстояние} = \text{скорость} \times \text{время} \):
Время на пути туда:
\[ t_1 = \frac{70}{v} \]Время на обратном пути:
\[ t_2 = \frac{70}{v + 2} \]
По условию:
\[ \frac{70}{v + 2} = \frac{70}{v} - 4 \]
Теперь решим это уравнение.
Шаг 1: Запишем уравнение:
\[ \frac{70}{v + 2} = \frac{70}{v} - 4 \]
Шаг 2: Перенесем все в одну сторону:
\[ \frac{70}{v + 2} + 4 = \frac{70}{v} \]
Шаг 3: Обозначим:
\[ \frac{70}{v + 2} + 4 = \frac{70}{v} \]
**Шаг 4: Упростим левую часть, приведя к общему знаменателю или решая через умножение. Однако, удобнее избавиться от дробей, умножая обе части уравнения на выражение, содержащее \( v \) и \( v+2 \).
Для этого лучше сначала выразим уравнение без дробей:**
Перенесем все в одну сторону:
\[ \frac{70}{v + 2} - \frac{70}{v} = -4 \]
или
\[ \frac{70v - 70(v + 2)}{v(v + 2)} = -4 \]
Произведем выражение в числителе:
\[ 70v - 70v - 140 = -140 \]
Значит, уравнение выглядит так:
\[ \frac{-140}{v(v+2)} = -4 \]
Шаг 5: Упростим уравнение:
\[ \frac{-140}{v(v+2)} = -4 \]
Умножим обе части на \( v(v+2) \):
\[ -140 = -4 \times v(v+2) \]
\[ -140 = -4v(v+2) \]
Разделим обе части на -4:
\[ \frac{-140}{-4} = v(v+2) \]
\[ 35 = v^2 + 2v \]
Шаг 6: Полученное квадратное уравнение:
\[ v^2 + 2v - 35 = 0 \]
Решим его через дискриминант:
\[ D = (2)^2 - 4 \times 1 \times (-35) = 4 + 140 = 144 \]
Корни:
\[ v = \frac{-2 \pm \sqrt{144}}{2} = \frac{-2 \pm 12}{2} \]
- Первое решение:
\[ v = \frac{-2 + 12}{2} = \frac{10}{2} = 5 \]
- Второе решение:
\[ v = \frac{-2 - 12}{2} = \frac{-14}{2} = -7 \]
Так как скорость не может быть отрицательной, выбираем:
\[ v = 5 \text{ км/ч} \]
Ответ:
Лодка плыла от острова до пристани со скоростью 5 км/ч.