Давайте решим задачу пошагово и подробно объясним каждое действие.
Обозначения:
- Пусть скорость велосипедиста при движении туда — \( v \) км/ч.
- Тогда скорость при обратной дороге — \( v + 4 \) км/ч.
- Время, затраченное на путь туда — \( t_1 \) часов.
- Время, затраченное на путь обратно — \( t_2 \) часов.
- Общее время — \( T = t_1 + t_2 \).
1. Запишем уравнения для времени путешествия:
- По формуле \( \text{время} = \frac{\text{расстояние}}{\text{скорость}} \):
\[ t_1 = \frac{80}{v} \] \[ t_2 = \frac{80}{v + 4} \]
2. Условие о разнице во времени:
- Обратная дорога заняла на час меньше, чем туда:
\[ t_2 = t_1 - 1 \]
Подставляем выражения для \( t_1 \) и \( t_2 \):
\[ \frac{80}{v + 4} = \frac{80}{v} - 1 \]
3. Решение уравнения
Перенесем все в одну сторону:
\[ \frac{80}{v + 4} - \frac{80}{v} = -1 \]
Объединим левую часть по общему знаменателю:
\[ \frac{80v - 80(v + 4)}{v(v + 4)} = -1 \]
Раскроем скобки в числителе:
\[ \frac{80v - 80v - 320}{v(v + 4)} = -1 \]
Сократим:
\[ \frac{-320}{v(v + 4)} = -1 \]
Теперь избавимся от дроби:
\[ -320 = -v(v + 4) \]
Произведем умножение:
\[ -320 = -v^2 - 4v \]
Перенесем все в левую сторону:
\[ -v^2 - 4v + 320 = 0 \]
Домножим обе части на -1 для удобства:
\[ v^2 + 4v - 320 = 0 \]
4. Решение квадратного уравнения
Используем формулу корней квадратного уравнения:
\[ v = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a} \]
здесь:
- \( a = 1 \)
- \( b = 4 \)
- \( c = -320 \)
Вычисляем дискриминант:
\[ D = 4^2 - 4 \times 1 \times (-320) = 16 + 1280 = 1296 \]
Находим корень из дискриминанта:
\[ \sqrt{1296} = 36 \]
Подставляем в формулу:
\[ v = \frac{-4 \pm 36}{2} \]
Рассматриваем оба варианта:
- \( v = \frac{-4 + 36}{2} = \frac{32}{2} = 16 \)
- \( v = \frac{-4 - 36}{2} = \frac{-40}{2} = -20 \) (отрицательная скорость — не подходит)
Следовательно, скорость туда составляет:
\[ v = 16 \text{ км/ч} \]
5. Находим время путешествия туда и обратно
- Время туда:
\[ t_1 = \frac{80}{16} = 5 \text{ часов} \]
- Время обратно:
\[ t_2 = t_1 - 1 = 4 \text{ часа} \]
или проверим через скорость:
\[ t_2 = \frac{80}{v + 4} = \frac{80}{20} = 4 \text{ часа} \]
Все совпадает.
6. Общее время поездки:
\[ T = t_1 + t_2 = 5 + 4 = \boxed{9 \text{ часов}} \]
Ответ:
Общее время поездки велосипедиста — 9 часов.