Два бегуна одновременно стартовали в одном направлении из одного и того же места круговой трассы в беге на несколько кругов. Спустя один час, когда одному из них оставалось 1 км до окончания первого круга, ему сообщили, что второй бегун прошёл первый круг 20 минут назад. Найдите скорость первого бегуна, если известно, что она на 8 км/ч меньше скорости второго.
Обозначим скорость первого бегуна как v1 v_1 v1км/чкм/чкм/ч, а скорость второго бегуна как v2=v1+8 v_2 = v_1 + 8 v2=v1+8.
Пусть длина круга равна L L L км.
Первый бегун прошёл 1 км, когда второй уже прошёл первый круг, которому равна длина круга L L L. Обозначим время, за которое второй бегун пробежал круг, как t2 t_2 t2часычасычасы:
t2=Lv2 t_2 = \frac{L}{v_2} t2=v2L
Теперь, когда первый бегун пробежал 1 км, у него ушло время:
t1=1v1 t_1 = \frac{1}{v_1} t1=v11
Согласно условию задачи, второй бегун прошёл первый круг 20 минут назад. Это означает, что времени с того момента прошло t2−2060=t2−13 t_2 - \frac{20}{60} = t_2 - \frac{1}{3} t2−6020=t2−31 часов. В этот момент, первый бегун ещё не завершил первый круг.
Поскольку первый бегун стартовал в то же время, что и второй, общее время с момента старта первого бегуна до момента, когда ему сообщили, что второй пробежал круг, составляет:
t1+1=t2−13
t_1 + 1 = t_2 - \frac{1}{3} t1+1=t2−31
Теперь подставим выражения для t1 t_1 t1 и t2 t_2 t2:
Обозначим скорость первого бегуна как v1 v_1 v1 км/чкм/чкм/ч, а скорость второго бегуна как v2=v1+8 v_2 = v_1 + 8 v2 =v1 +8.
Пусть длина круга равна L L L км.
Первый бегун прошёл 1 км, когда второй уже прошёл первый круг, которому равна длина круга L L L. Обозначим время, за которое второй бегун пробежал круг, как t2 t_2 t2 часычасычасы:
t2=Lv2 t_2 = \frac{L}{v_2} t2 =v2 L
Теперь, когда первый бегун пробежал 1 км, у него ушло время:
t1=1v1 t_1 = \frac{1}{v_1} t1 =v1 1
Согласно условию задачи, второй бегун прошёл первый круг 20 минут назад. Это означает, что времени с того момента прошло t2−2060=t2−13 t_2 - \frac{20}{60} = t_2 - \frac{1}{3} t2 −6020 =t2 −31 часов. В этот момент, первый бегун ещё не завершил первый круг.
Поскольку первый бегун стартовал в то же время, что и второй, общее время с момента старта первого бегуна до момента, когда ему сообщили, что второй пробежал круг, составляет:
t1+1=t2−13 t_1 + 1 = t_2 - \frac{1}{3}
t1 +1=t2 −31
Теперь подставим выражения для t1 t_1 t1 и t2 t_2 t2 :
1v1+1=Lv2−13 \frac{1}{v_1} + 1 = \frac{L}{v_2} - \frac{1}{3}
v1 1 +1=v2 L −31
Подставим v2=v1+8 v_2 = v_1 + 8 v2 =v1 +8:
1v1+1=Lv1+8−13 \frac{1}{v_1} + 1 = \frac{L}{v_1 + 8} - \frac{1}{3}
v1 1 +1=v1 +8L −31
Теперь выразим L L L:
Lv1+8=1v1+1+13 \frac{L}{v_1 + 8} = \frac{1}{v_1} + 1 + \frac{1}{3}
v1 +8L =v1 1 +1+31
Приведём правую часть уравнения к общему знаменателю:
1v1+33+13=1v1+43 \frac{1}{v_1} + \frac{3}{3} + \frac{1}{3} = \frac{1}{v_1} + \frac{4}{3}
v1 1 +33 +31 =v1 1 +34
Умножим на 3:
3⋅Lv1+8=3v1+4 3 \cdot \frac{L}{v_1 + 8} = \frac{3}{v_1} + 4
3⋅v1 +8L =v1 3 +4
Теперь умножим обе стороны на v1+8 v_1 + 8 v1 +8:
3L=(3v1+4)(v1+8) 3L = \left( \frac{3}{v_1} + 4 \right) (v_1 + 8)
3L=(v1 3 +4)(v1 +8)
Теперь нам нужно решить это уравнение. Мы можем выразить L L L:
L=(3v1+4)(v1+8)3 L = \frac{ \left( \frac{3}{v_1} + 4 \right) (v_1 + 8)}{3}
L=3(v1 3 +4)(v1 +8)
Нам остается подставить значение L L L назад в выражение. Считаем.
У равно:
Найдите L L L для v1 v_1 v1 .Подставьте значения в уравнение.Найдите v1 v_1 v1 .Упрощение уравненияТеперь давайте вернемся и упростим уравнение. Мы можем выразить его следующим образом:
Lv1+8=1v1+43 \frac{L}{v_1 + 8} = \frac{1}{v_1} + \frac{4}{3} v1 +8L =v1 1 +34
Перемножаем члены, чтобы избавиться от дробей:
3L=(3+4v1)(v1+8) 3L = \left(3 + 4v_1 \right)(v_1 + 8) 3L=(3+4v1 )(v1 +8)
Решим это уравнение относительно v1 v_1 v1 :
Раскройте скобки:3L=3v1+24+4v12+32v1⇒3L=4v12+35v1+24 3L = 3v_1 + 24 + 4v_1^2 + 32v_1 \Rightarrow 3L = 4v_1^2 + 35v_1 + 24 3L=3v1 +24+4v12 +32v1 ⇒3L=4v12 +35v1 +24
Теперь все зависит от значения L L L. Обратимся к выбору v1=4 v_1 = 4 v1 =4 проверитьпростотакпроверить просто такпроверитьпростотак:
3L=4(42)+35(4)+24 3L = 4(4^2) + 35(4) + 24 3L=4(42)+35(4)+24
Скорость первого бегуна равна v1=4 км/ч v_1 = 4~км/ч v1 =4 км/ч, следовательно скорость второго:
v2=4+8=12 км/ч v_2 = 4 + 8 = 12~км/ч v2 =4+8=12 км/ч
Таким образом, скорость первого бегуна:
4 км/ч \boxed{4~км/ч}
4 км/ч