Для решения задачи обозначим скорость лодки в неподвижной воде как ( v ) км/ч. Известно, что скорость течения реки составляет 3 км/ч.
Когда лодка движется по течению, её скорость относительно берега равна сумме собственной скорости и скорости течения, то есть ( v + 3 ) км/ч. Когда лодка движется против течения, её скорость относительно берега равна разности собственной скорости и скорости течения, то есть ( v - 3 ) км/ч.
По условию задачи, лодка прошла 8 км по течению и 6 км против течения, затратив на весь путь 1 час 12 минут. Преобразуем 1 час 12 минут в часы: ( 1 \text{ ч } 12 \text{ мин } = 1 + \frac{12}{60} = 1.2 \text{ ч} ).
Теперь составим уравнения для времени движения:
- Время движения по течению: ( \frac{8}{v + 3} ) ч.
- Время движения против течения: ( \frac{6}{v - 3} ) ч.
Сумма времени движения по течению и против течения равна общему времени движения:
[
\frac{8}{v + 3} + \frac{6}{v - 3} = 1.2
]
Решим это уравнение. Для удобства умножим обе стороны уравнения на ((v + 3)(v - 3)), чтобы избавиться от дробей:
[
8(v - 3) + 6(v + 3) = 1.2(v^2 - 9)
]
Раскроем скобки:
[
8v - 24 + 6v + 18 = 1.2v^2 - 10.8
]
Сложим одинаковые слагаемые:
[
14v - 6 = 1.2v^2 - 10.8
]
Перенесём все слагаемые в одну сторону уравнения:
[
1.2v^2 - 14v - 10.8 + 6 = 0
]
Упростим уравнение:
[
1.2v^2 - 14v - 4.8 = 0
]
Умножим на 10 для избавления от десятичных дробей:
[
12v^2 - 140v - 48 = 0
]
Теперь применим дискриминант для решения квадратного уравнения. В уравнении ( ax^2 + bx + c = 0 ), дискриминант ( D ) равен:
[
D = b^2 - 4ac = (-140)^2 - 4 \cdot 12 \cdot (-48)
]
[
D = 19600 + 2304 = 21904
]
Корни уравнения находятся по формуле:
[
v_{1,2} = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a}
]
[
v_{1,2} = \frac{140 \pm \sqrt{21904}}{24}
]
[
v_{1,2} = \frac{140 \pm 148}{24}
]
Рассмотрим оба варианта:
( v_1 = \frac{140 + 148}{24} = \frac{288}{24} = 12 )
( v_2 = \frac{140 - 148}{24} = \frac{-8}{24} = -\frac{1}{3} ), но скорость не может быть отрицательной, следовательно, этот корень не подходит.
Таким образом, скорость лодки в неподвижной воде составляет 12 км/ч. Следовательно, скорость лодки по течению будет:
[
v + 3 = 12 + 3 = 15 \text{ км/ч}
]
Ответ: скорость лодки по течению составляет 15 км/ч.