Решите задачу по математике Скоростной поезд «Комета» отправляется из города N в город M. По пути поезд делает несколько остановок. Из города N выехало 2024 пассажира. На первой остановке в поезд сели 5 пассажиров, а на каждой следующей остановки на 3 пассажира больше, чем на предыдущей. Кроме того на каждой остановке выходят 30 пассажиров. Сколько остановок сделал поезд во время пути, если в город М прибыло 2167 пассажиров?
В начале в поезде было 2024 пассажира.На первой остановке в поезд сели 5 пассажиров, на второй - 5+3=8 5 + 3 = 8 5+3=8, на третьей - 8+3=11 8 + 3 = 11 8+3=11, и так далее. На n n n-ой остановке в поезд сели 5+3(n−1) 5 + 3(n - 1) 5+3(n−1) пассажиров.
Сумма пассажиров, которые сели в поезд за n n n остановок, может быть найдена по формуле суммы арифметической прогрессии. Первые n n n членов прогрессии начинаются с 5 и имеют разность 3, что можно записать так: Sn=5+8+11+…+(5+3(n−1))
S_n = 5 + 8 + 11 + \ldots + (5 + 3(n - 1)) Sn=5+8+11+…+(5+3(n−1))
На каждой остановке выходит 30 пассажиров, значит за n n n остановок вышло 30n 30n 30n пассажиров.
В итоге количество пассажиров в поезде после n n n остановок: P=2024+Sn−30n=2024+3n2+7n2−30n.
P = 2024 + S_n - 30n = 2024 + \frac{3n^2 + 7n}{2} - 30n. P=2024+Sn−30n=2024+23n2+7n−30n.
Обозначим это равенство: P=2024+3n2+7n−60n2=2024+3n2−53n2.
P = 2024 + \frac{3n^2 + 7n - 60n}{2} = 2024 + \frac{3n^2 - 53n}{2}. P=2024+23n2+7n−60n=2024+23n2−53n.
По условию, количество пассажиров, прибывших в город M, равно 2167. Поэтому: 2024+3n2−53n2=2167.
2024 + \frac{3n^2 - 53n}{2} = 2167. 2024+23n2−53n=2167.
Вычтем 2024 из обеих сторон: 3n2−53n2=143.
\frac{3n^2 - 53n}{2} = 143. 23n2−53n=143.
Умножим обе стороны на 2: 3n2−53n=286.
3n^2 - 53n = 286. 3n2−53n=286.
Переносим все в одну сторону: 3n2−53n−286=0.
3n^2 - 53n - 286 = 0. 3n2−53n−286=0.
Теперь решим квадратное уравнение с помощью дискриминанта: D=b2−4ac=(−53)2−4⋅3⋅(−286)=2809+3432=6241.
D = b^2 - 4ac = (-53)^2 - 4 \cdot 3 \cdot (-286) = 2809 + 3432 = 6241. D=b2−4ac=(−53)2−4⋅3⋅(−286)=2809+3432=6241.
Находим n n n: n=53±62412⋅3=53±796.
n = \frac{53 \pm \sqrt{6241}}{2 \cdot 3} = \frac{53 \pm 79}{6}. n=2⋅353±6241=653±79.
Теперь найдём два возможных значения n n n:
n1=1326=22 n_1 = \frac{132}{6} = 22 n1=6132=22.n2=−266 n_2 = \frac{-26}{6} n2=6−26, что не имеет смысла, так как количество остановок не может быть отрицательным.
Обозначим количество остановок за n n n.
В начале в поезде было 2024 пассажира.На первой остановке в поезд сели 5 пассажиров, на второй - 5+3=8 5 + 3 = 8 5+3=8, на третьей - 8+3=11 8 + 3 = 11 8+3=11, и так далее. На n n n-ой остановке в поезд сели 5+3(n−1) 5 + 3(n - 1) 5+3(n−1) пассажиров.Сумма пассажиров, которые сели в поезд за n n n остановок, может быть найдена по формуле суммы арифметической прогрессии. Первые n n n членов прогрессии начинаются с 5 и имеют разность 3, что можно записать так:
Sn=5+8+11+…+(5+3(n−1)) S_n = 5 + 8 + 11 + \ldots + (5 + 3(n - 1))
Sn =5+8+11+…+(5+3(n−1))
Чтобы найти сумму, воспользуемся формулой:
Sn=n2⋅(a1+an) S_n = \frac{n}{2} \cdot (a_1 + a_n)
Sn =2n ⋅(a1 +an ) где a1=5 a_1 = 5 a1 =5 - первый член, а an=5+3(n−1)=3n+2 a_n = 5 + 3(n - 1) = 3n + 2 an =5+3(n−1)=3n+2 - последний член. Следовательно,
Sn=n2⋅(5+(3n+2))=n2⋅(3n+7)=3n2+7n2. S_n = \frac{n}{2} \cdot (5 + (3n + 2)) = \frac{n}{2} \cdot (3n + 7) = \frac{3n^2 + 7n}{2}.
Sn =2n ⋅(5+(3n+2))=2n ⋅(3n+7)=23n2+7n .
На каждой остановке выходит 30 пассажиров, значит за n n n остановок вышло 30n 30n 30n пассажиров.
В итоге количество пассажиров в поезде после n n n остановок:
P=2024+Sn−30n=2024+3n2+7n2−30n. P = 2024 + S_n - 30n = 2024 + \frac{3n^2 + 7n}{2} - 30n.
P=2024+Sn −30n=2024+23n2+7n −30n.
Обозначим это равенство:
P=2024+3n2+7n−60n2=2024+3n2−53n2. P = 2024 + \frac{3n^2 + 7n - 60n}{2} = 2024 + \frac{3n^2 - 53n}{2}.
P=2024+23n2+7n−60n =2024+23n2−53n .
По условию, количество пассажиров, прибывших в город M, равно 2167. Поэтому:
2024+3n2−53n2=2167. 2024 + \frac{3n^2 - 53n}{2} = 2167.
2024+23n2−53n =2167.
Вычтем 2024 из обеих сторон:
3n2−53n2=143. \frac{3n^2 - 53n}{2} = 143.
23n2−53n =143.
Умножим обе стороны на 2:
3n2−53n=286. 3n^2 - 53n = 286.
3n2−53n=286.
Переносим все в одну сторону:
3n2−53n−286=0. 3n^2 - 53n - 286 = 0.
3n2−53n−286=0.
Теперь решим квадратное уравнение с помощью дискриминанта:
D=b2−4ac=(−53)2−4⋅3⋅(−286)=2809+3432=6241. D = b^2 - 4ac = (-53)^2 - 4 \cdot 3 \cdot (-286) = 2809 + 3432 = 6241.
D=b2−4ac=(−53)2−4⋅3⋅(−286)=2809+3432=6241.
Находим n n n:
n=53±62412⋅3=53±796. n = \frac{53 \pm \sqrt{6241}}{2 \cdot 3} = \frac{53 \pm 79}{6}.
n=2⋅353±6241 =653±79 .
Теперь найдём два возможных значения n n n:
n1=1326=22 n_1 = \frac{132}{6} = 22 n1 =6132 =22.n2=−266 n_2 = \frac{-26}{6} n2 =6−26 , что не имеет смысла, так как количество остановок не может быть отрицательным.Таким образом, наш ответ:
22. \boxed{22}.
22 .