Лодка спускается по течению реки на расстояние 10 км, а затем поднимается против течения на расстояние 6 км. Скорость течения реки равна 1 км/ч. В каких пределах должна быть собственная скорость лодки, чтобы вся поездка заняла от 3 до 4 часов.
Обозначим собственную скорость лодки как vvv км/ч. Тогда скорость лодки относительно течения будет равна v+1v + 1v+1 км/ч, а против течения v−1v - 1v−1 км/ч.
Время спуска по течению: t1=10v+1t_1 = \frac{10}{v + 1}t1=v+110 часов.
Время подъема против течения: t2=6v−1t_2 = \frac{6}{v - 1}t2=v−16 часов.
Согласно условию задачи, общее время поездки должно быть от 3 до 4 часов:
Обозначим собственную скорость лодки как vvv км/ч. Тогда скорость лодки относительно течения будет равна v+1v + 1v+1 км/ч, а против течения v−1v - 1v−1 км/ч.
Время спуска по течению: t1=10v+1t_1 = \frac{10}{v + 1}t1 =v+110 часов.
Время подъема против течения: t2=6v−1t_2 = \frac{6}{v - 1}t2 =v−16 часов.
Согласно условию задачи, общее время поездки должно быть от 3 до 4 часов:
3≤t1+t2≤43 \leq t_1 + t_2 \leq 43≤t1 +t2 ≤4
3≤10v+1+6v−1≤43 \leq \frac{10}{v + 1} + \frac{6}{v - 1} \leq 43≤v+110 +v−16 ≤4
Упрощаем неравенство:
3≤10(v−1)+6(v+1)(v+1)(v−1)≤43 \leq \frac{10(v-1) + 6(v+1)}{(v+1)(v-1)} \leq 43≤(v+1)(v−1)10(v−1)+6(v+1) ≤4
3≤16v+4v2−1≤43 \leq \frac{16v + 4}{v^2 - 1} \leq 43≤v2−116v+4 ≤4
3≤16v+4v2−1≤43 \leq \frac{16v+4}{v^2 - 1} \leq 43≤v2−116v+4 ≤4
3≤16v+4v2−1≤43 \leq \frac{16v+4}{v^2 - 1} \leq 43≤v2−116v+4 ≤4
3≤16v+4v2−1≤43 \leq \frac{16v+4}{v^2 - 1} \leq 43≤v2−116v+4 ≤4
3(v2−1)≤16v+4≤4(v2−1)3(v^2 - 1) \leq 16v+4 \leq 4(v^2 - 1)3(v2−1)≤16v+4≤4(v2−1)
3v2−3≤16v+4≤4v2−43v^2 - 3 \leq 16v + 4 \leq 4v^2 - 43v2−3≤16v+4≤4v2−4
3v2−19≤16v≤4v2−83v^2 - 19 \leq 16v \leq 4v^2 - 83v2−19≤16v≤4v2−8
3v2−19−16v≤0≤4v2−8−16v3v^2 - 19 - 16v \leq 0 \leq 4v^2 - 8 - 16v3v2−19−16v≤0≤4v2−8−16v
3v2−16v−19≤0≤4v2−16v−83v^2 - 16v - 19 \leq 0 \leq 4v^2 - 16v - 83v2−16v−19≤0≤4v2−16v−8
Вычисляем корни квадратного уравнения:
v1=16+(−16)2−4⋅3⋅−192⋅3≈3.28v_1 = \frac{16 + \sqrt{(-16)^2 - 4 \cdot 3 \cdot -19}}{2 \cdot 3} \approx 3.28v1 =2⋅316+(−16)2−4⋅3⋅−19 ≈3.28
v2=16−(−16)2−4⋅3⋅−192⋅3≈−1.61v_2 = \frac{16 - \sqrt{(-16)^2 - 4 \cdot 3 \cdot -19}}{2 \cdot 3} \approx -1.61v2 =2⋅316−(−16)2−4⋅3⋅−19 ≈−1.61
Так как скорость не может быть отрицательной, то собственная скорость лодки должна быть в пределах от 0 до 3.28 км/ч.