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.